12. 通过北京冬奥会推广冬奥运动,我国实现了“带动三亿人参与冰雪运动”的目标。近年来,中国冰雪运动参与人群从小众扩展向大众,全民参与冰雪运动的热潮席卷各地,为“健康中国”注入了澎湃动能。滑雪是冬奥会的比赛项目,滑雪中包含了许多科学原理:当滑雪者在雪地上快速滑行时,在人和滑雪板压力的作用下,白雪中小孔内充满的空气会被逼出,形成一层气垫,但这层气垫只能维持一段很短的时间。已知每块滑雪板与地面的接触面是长为1.5m、宽为0.12m的长方形。
(1)运动员使用滑雪板可以轻易在雪地上快速滑行,是由于
(2)如果滑雪速度太慢,滑雪板在雪地某点上经过的时间超过1s,板就会陷入雪中,则滑雪者的速度至少为
(3)若滑雪者与滑雪板总重为720N,当其双脚站立在水平雪地上时,滑雪板对地面的压强为多少帕?
(1)运动员使用滑雪板可以轻易在雪地上快速滑行,是由于
滑雪板与雪地之间形成气垫,减小了接触面的粗糙程度,从而减小摩擦力
。(2)如果滑雪速度太慢,滑雪板在雪地某点上经过的时间超过1s,板就会陷入雪中,则滑雪者的速度至少为
1.5
m/s,板才不会陷入雪中。(3)若滑雪者与滑雪板总重为720N,当其双脚站立在水平雪地上时,滑雪板对地面的压强为多少帕?
答案
(1)滑雪板与雪地之间形成气垫,减小了接触面的粗糙程度,从而减小摩擦力
(2)1.5
(3)已知滑雪者与滑雪板总重$G = 720N$,每块滑雪板长$a = 1.5m$、宽$b = 0.12m$,则每块滑雪板面积$S_1=ab = 1.5m×0.12m=0.18m^2$,双脚站立时总接触面积$S = 2S_1=2×0.18m^2 = 0.36m^2$。滑雪板对地面压力$F = G=720N$,压强$p=\frac{F}{S}=\frac{720N}{0.36m^2}=2000Pa$。
结论:2000Pa
(2)1.5
(3)已知滑雪者与滑雪板总重$G = 720N$,每块滑雪板长$a = 1.5m$、宽$b = 0.12m$,则每块滑雪板面积$S_1=ab = 1.5m×0.12m=0.18m^2$,双脚站立时总接触面积$S = 2S_1=2×0.18m^2 = 0.36m^2$。滑雪板对地面压力$F = G=720N$,压强$p=\frac{F}{S}=\frac{720N}{0.36m^2}=2000Pa$。
结论:2000Pa
13. [科学实践]小华在新闻上看到一则消息:“一个小男孩落入冰窟,小伙为救人在冰面上匍匐前行。”
(1)小伙为什么不抓紧跑过去救人,却要慢慢爬过去?根据所学知识,请你对小伙的救人行为做出科学的解释。
(2)爱思考的小华想知道人平躺时对地面的压强,于是他找来了体重秤、米尺、粉笔等器材,粗略地测出了人平躺时对地面的压强。请你帮小华写出主要的测量步骤。
(1)小伙为什么不抓紧跑过去救人,却要慢慢爬过去?根据所学知识,请你对小伙的救人行为做出科学的解释。
(2)爱思考的小华想知道人平躺时对地面的压强,于是他找来了体重秤、米尺、粉笔等器材,粗略地测出了人平躺时对地面的压强。请你帮小华写出主要的测量步骤。
答案
(1)
在压力一定时,通过爬过去(增大受力面积)可以减小对冰面的压强,防止冰面破裂,从而安全救人。
(2)
①用体重秤测出人的质量$m$,根据$G = mg$($g$为重力加速度)算出人的重力$G$,人对地面的压力$F = G$;
②用米尺和粉笔在平躺的周围画出轮廓,用米尺测量出轮廓的长$a$和宽$b$,计算出受力面积$S = ab$;
③根据$p=\frac{F}{S}$计算出人平躺时对地面的压强。
在压力一定时,通过爬过去(增大受力面积)可以减小对冰面的压强,防止冰面破裂,从而安全救人。
(2)
①用体重秤测出人的质量$m$,根据$G = mg$($g$为重力加速度)算出人的重力$G$,人对地面的压力$F = G$;
②用米尺和粉笔在平躺的周围画出轮廓,用米尺测量出轮廓的长$a$和宽$b$,计算出受力面积$S = ab$;
③根据$p=\frac{F}{S}$计算出人平躺时对地面的压强。
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