Question

6．擲冰壺是冬季奧運(yùn)會(huì)上的一種投擲性競(jìng)賽項(xiàng)目．冰壺為圓壺狀，由天然花崗巖制成，其底面積S=7dm2，重G=190N．有人把冰壺稱作“冰上國(guó)際象棋”．如圖所示，運(yùn)動(dòng)員用F=5N的水平推力使冰壺沿水平地面向右勻速運(yùn)動(dòng)了2m，則：
（1）此過(guò)程中冰壺所受到的摩擦力為多大？
（2）此過(guò)程中地面對(duì)冰壺有支持力F_支，冰壺對(duì)地面也有壓力F_壓，物理學(xué)中把它們稱為一對(duì)相互作用力．科學(xué)研究告訴我們一對(duì)相互作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上．請(qǐng)用二力平衡知識(shí)和以上信息證明：F_壓=G
（3）此過(guò)程中冰壺對(duì)地面的壓強(qiáng)為多大？

Answer 1

分析 （2）物體只要處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所受到力一定是平衡力；一對(duì)平衡力的特點(diǎn)是大小相等、方向相反、作用在同一個(gè)物體上、且作用在同一條直線上；
（2）冰壺在豎直方向靜止，受到重力和支持力的作用，重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一個(gè)物體上、且作用在同一條直線上，是一對(duì)平衡力；
（3）冰壺對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，利用p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)冰面的壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）因?yàn)楸鶋卦贔=5N的水平推力作用下沿水平地面向右勻速運(yùn)動(dòng)，冰壺在水平方向受到推力和摩擦力的作用，并且是一對(duì)平衡力，因此冰壺在水平方向上受到的摩擦力與推力的大小相等，方向相反，即摩擦力大小為f=F=5N；
（2）冰壺在豎直方向靜止，受到重力和支持力的作用，重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一個(gè)物體上、且作用在同一條直線上，是一對(duì)平衡力，即F_支=G；由題意可知，地面對(duì)冰壺有支持力F_支，冰壺對(duì)地面也有壓力F_壓，為一對(duì)相互作用力，大小相等，即F_支=F_壓，所以：F_壓=G；
（3）冰壺在水平冰面上時(shí)，對(duì)冰面的壓力：F=G=190N，
對(duì)冰面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{190N}{7×1{0}^{-2}{m}^{2}}$≈2.7×10⁴Pa．
答：
（1）冰壺所受到的摩擦力為5N；
（2）見(jiàn)解答過(guò)程；
（3）冰壺對(duì)地面的壓強(qiáng)為2.7×10⁴Pa．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了二力平衡、平衡力和相互作用力的特點(diǎn)、壓強(qiáng)的大小計(jì)算，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，難度適中．