Question

調查我國西部山區(qū)滑坡泥石流情況
   近幾年，西部地區(qū)泥石流災害頻繁，小組調查發(fā)現在2003年6～7月間，該地區(qū)就發(fā)生滑坡泥石流5起，造成50多人死傷、5000多人受災，部分房屋、公路、橋梁受損．
   小張調查了當地的一些生產活動情況，發(fā)現如下問題：

情況一	在傾角超過25°的陡坡上墾荒
情況二	有些人在山上偷獵野生植物
情況三	在河流上游大面積砍伐森林，破壞高山植被
情況四	礦業(yè)露天開采，產生的廢石、廢渣等松散物質隨意堆放
情況五	在高山上無序開山炸石

1．從調查資料中，小組找到了產生滑坡泥石流的原因：
由于上述情況

 

和情況

 

等活動產生許多松動的石頭．這些松動的石頭在斜坡上受到暴雨或洪水施加的向下推力后，就發(fā)生下滑現象．小馬畫出了石頭在斜坡上的受力示意圖，圖中有2 處不完整，請你在原圖中補畫完整．

2．如何避免和治理泥石流呢？剛才小組研究的是使石頭下滑的力．現在，研究起相反作用的力--摩擦阻力．
 （1）小組回憶了以前對摩擦力的探究：
用彈簧測力計沿水平方向拉著一個木塊，在不同平面上作

 

運動，得到如下實驗記錄：

表面	毛巾	棉布	木板
彈簧測力計示數/N	4.0	2.5	1.5

如果都在木板上運動，通過在木塊上加砝碼來改變對水平面的壓力，得到如下實驗記錄：

壓力/N	5	10	15
彈簧測力計示數/N	1.5	3.0	4.5

如果木塊在毛巾表面受到12.0N的摩擦力，則這時木塊對毛巾表面的壓力為

 

N．
（2）在實際情況中，斜坡所受的壓力由石頭的重力和山坡傾角決定，無法改變．因此，只能通過改變山坡表面的粗糙程度--在山坡上多植樹、保護植被來改變摩擦阻力．請你運用物理研究中的模型法，設計一個模擬實驗來驗證．
    ①實驗器材：木板斜面（代替山坡），數十枚玻璃棋子（代替石頭），數十枚鐵釘（代替樹木），毛巾（代替植被），水、水管或噴壺（代替洪水或暴雨）．
   ②實驗過程：
   a．先將棋子直接擺放在木板斜面上，然后沿斜面自上而下沖水，發(fā)現棋子很容易被沖下斜面．
   b．

 

．
3．小組的進一步討論：
   （1）許多公路沿線有泥石流溝，若泥石流爆發(fā)時汽車恰好經過，后果將不堪設想．小張設計了一個報警裝置，如右圖．
   ①請你替小張介紹它的工作過程：
當泥石流沖垮阻擋墻時，電磁鐵電路

 

，電磁鐵

 

，鐵塊

 

，電鈴電路

 

，電鈴發(fā)出警示聲，警告過路車輛注意．
②小李認為，山中由于泥石流、暴風雨等產生的巨大聲響，會使電鈴聲聽不見．請你進行改進．
   改進辦法：

 

．
（2）若汽車通過泥石流溝需要2s，泥石流速度是10m/s．小張認為：要保證車輛的安全，阻擋墻至少應該距離公路15m．
   她的說法是錯誤的．請你將錯誤之處找出來，并改正．
（3）作為中學生，我們不能直接去防止和治理泥石流．在現實生活中為了能做一些有益的、力所能及的事情去配合對泥石流的防止和治理工作，小組擬定一份日常行為條約，其中第

 

條有問題，不符合該條約的制定目的．

青島XX中學初三2班配合治理泥石流日常行為條約 ①愛護樹木，不踐踏草坪． ②不浪費紙張，利用紙張的反面作草稿紙． ③經常使用一次性筷子和紙杯． ④將廢報紙送到回收站． ⑤將廢電池單獨存放，不隨便扔到山上或草坪中．    制定人：小馬、小李、小張、小玉    時間：2005年6月

Answer 1

分析：1、從表格中所給的信息可以看出石頭松動的原因；支持力與接觸面垂直，摩擦力一般與物體運動方向相反；因此先確定支持力和摩擦力的方向，然后過物體重心表示出支持力和摩擦力的方向；
2、（1）①二力平衡的條件是：大小相等，方向相反，作用在一條直線上，作用在一個物體上；根據二力平衡的條件進行分析；
②根據兩個表格中的數據，先確定木塊在木板上運動，并且彈簧測力計示數相等時，讀出壓力的大小、在木板上運動時的摩擦力和在毛巾上運動的摩擦力；然后根據壓力不同時，在毛巾上摩擦力的比值與在木板上摩擦力的比值相等，求出在木板上的摩擦力，然后從表格中讀出對應的壓力；
（2）用毛巾改變接觸面的粗糙程度，用比較重的鐵釘代替樹木放在毛巾上，重復a的操作，前后比較；
3、（1）①電磁鐵只有在通電時，具有磁性；根據電路的三種狀態(tài)和電磁鐵的特點進行分析；
②當噪音干擾沒法聽到鈴聲時，從眼睛觀察到的視野進行分析；
（2 ）根據s=vt計算出泥石流在2s內通過的路程，然后通過比較泥石流通過的路程和阻擋墻與公路的最少距離，再判斷所給數據的正確與否；
（3）從造成泥石流產生的五種（最上面表格中的情況）情況進行分析．

解答：解：1、從圖中信息可以看出五種情況均能影響石頭的松動，因此上述情況四和情況五等是影響石頭松動的原因；
過物體的重心作垂直于斜面，并指向斜上方的力（即支持力）；由于石頭下滑，所以過物體重心作沿斜面向上的力（即摩擦力）．如圖所示：

2、（1）①因為物體處于勻速直線運動時，彈簧測力計的拉力（即示數）和摩擦力是一對平衡力，因此使木塊處于勻速直線運動狀態(tài)；
②從兩個表格中可以看出，當彈簧測力計的示數為1.5N時，物體對木板的壓力為5N，并且在毛巾上運動時，彈簧測力計的示數為4.0N；
因為壓力不同時，在毛巾上摩擦力的比值與在木板上摩擦力的比值相等，因此當物體在毛巾上運動時的摩擦力12N時，可以得出

12N

4N

=

F

1.5

，F=4.5N；
從表格中可以看出，當物體在木板上運動時的摩擦力為4.5N時，壓力為15N，故如果木塊在毛巾表面受到12.0N的摩擦力，則這時木塊對毛巾表面的壓力為15N；
（2）將毛巾鋪在斜面上，在上面均勻地鋪上鐵釘，將棋子均勻擺放在斜面上，沿斜面自上而下沖水，發(fā)現棋子不宜滑下（或觀察棋子下滑情況）；
3、（1）①因為電磁鐵只有在通電的情況下，才具有磁性，因此當泥石流沖垮阻擋墻時，電路處于斷路狀態(tài)，電磁鐵失去磁性，鐵塊下落，使電鈴電路接通，電鈴發(fā)出鈴聲，警告危險；
②當山中由于泥石流、暴風雨等產生的巨大聲響，會使電鈴聲聽不見，因此可以通過眼睛觀察的視線該進，將電鈴換為紅燈；
（2）s=vt=10m/s×2s=20m＞15m
因此她的說法是錯誤的，要保證車輛的安全，阻擋墻至少應該距離公路20m．
（3）因為上述情況③中的一次性筷子和紙杯都是木制品，木材的來源就是要砍伐樹木，因此③不符合條約規(guī)定的目的．
故答案為：1、四、五．
2、（1）勻速直線，15．
（2）將毛巾鋪在斜面上，在上面均勻地鋪上鐵釘，將棋子均勻擺放在斜面上，沿斜面自上而下沖水，發(fā)現棋子不宜滑下（或觀察棋子下滑情況）．
3、（1）①斷開，磁性消失，下落，接通；②她的說法是錯誤的，要保證車輛的安全，阻擋墻至少應該距離公路20m．
（2）把電鈴換成紅色的燈．
（3）③．

點評：本題是一道難度較大、綜合性較強的題，不僅考查基礎知識的掌握情況，同時還考查學生分析問題和解決問題的能力，通過本類題型可以提高自己的做題能力．