Question

4．生活中处处有物理请你用所学的物理知识回答下列问题：

（1）如图3所示，汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利．汽车应用了许多物理知识，请你运用所学的物理知识解答下列问题：
A．汽油机是汽车的“心脏”，发动机的做功冲程能量转换情况是内能转化为机械能．
B．小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是为了使车内物体所成的虚像位于玻璃的上方，不妨碍司机视线．
C．有的轿车尾部安装一个“气流偏导器”，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀，工作原理是流体压强和流速的关系．
D．汽车载重量越大，刹车距离就越长，原因是物体的质量越大惯性越大．
（2）小雨在学习了滑动摩擦力之后，认为两物体间滑动摩擦力的大小可能与两物体间的接触面积大小有关，于是她想通过实验来探究这个问题．下面是她设计的两个实验方案：
方案一：木板水平固定，通过弹簧测力计拉动木块，如图所示：
方案二：木块与弹簧测力计相连，弹簧测力计水平固定，通过细绳水平拉动木板，如图2所示：
A．两方案中，你认为更合理更便于测量出数据的是方案二（填“方案一”或“方案二”）
原因是：实验时不需要控制木板做匀速直线运动，便于实验操作，同时测力计是静止的，便于对测力计读数：
B．实验过程中，需要控制的变量有压力和接触面的粗糙程度；需要记录的实验数据有接触面积和弹簧测力计的示数．

Answer 1

分析 （1）①汽油机中只有压缩冲程和做功冲程中有能量的转化，前者将机械能转化为内能，后者将内能转化为机械能；
②小轿车前方的挡风玻璃相当于平面镜，根据平面镜的成像特点进行分析；
③流体流速越大的位置压强越小，这一规律既可为飞机等产生升力，又可使轿车的后部产生较大的抓地力，保持稳定；
物体具有保持运动状态不变的性质惯性，惯性与物体的质量有关；
（2）A、实验中我们是根据拉力与摩擦力是一对平衡力的原理，才通过测力计读出摩擦力大小的，因此，在操作时要保持物体做匀速直线运动，这也是实验操作中较难保持的地方，方案b的改进则很好地解决了这一问题；
B、滑动摩擦力可能跟接触面积有关，研究两者之间的关系时，采用控制变量法，控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变接触面积大小．

解答 解：
（1）①汽油机在做功冲程中，高温的气体内能很大，对活塞做功，使内能转化为机械能；
②根据物体在平面镜中成像时，物像连线与镜面垂直，物像到平面镜距离相等．小汽车前面玻璃是倾斜的，汽车内物体的像在汽车的上方，司机看前面道路时，物体的像不会影响司机的视线；
③“气流偏导器”是使其上方气流流速慢，压强大，下方气流流速快，压强小，从而使尾翼上方的压强 大于下方的压强，能产生较大的抓地力；
④运动的汽车在刹车时由于惯性会继续向前运动，惯性与物体的质量有关，质量越大惯性越大，所以汽车载重量越大，刹车距离就越长；
（2）A、方案一：用弹簧测力计水平拉动木块，当木块做匀速直线运动时，木块处于平衡状态，拉力与摩擦力是一对平衡力，由平衡条件可知，摩擦力等于测力计拉力，因此实验时应控制木块做匀速直线运动；
方案二：拉动木板，木块静止，木块处于平衡状态，木块受到的拉力都等于测力计的拉力，实验时不需要控制木板做匀速直线运动，便于实验操作，同时测力计是静止的，便于对测力计读数；
所以两种方案中，更合理、更易于操作的是方案二；
B、为了探究滑动摩擦力的大小与两物体间的接触面积大小是否有关，可进行的操作是：分别将同一长方体木块平放、侧放、立放，并拉动它做匀速直线运动，分别记录弹簧测力计的示数，然后比较拉力大小．
故答案为：（1）①内能转化为机械能；②为了使车内物体所成的虚像位于玻璃的上方，不妨碍司机视线；③流体压强和流速的关系；④物体的质量越大惯性越大；（2）A、方案二；实验时不需要控制木板做匀速直线运动，便于实验操作，同时测力计是静止的，便于对测力计读数；B、压力和接触面的粗糙程度；接触面积和弹簧测力计的示数．

点评 （1）以汽车的相关物理知识为内容，本题考查了汽油机的冲程及做功情况，挡风玻璃的成像原理，流体压强与流速关系以及惯性的应用的相关知识等，考查较为全面，是一道不错的题目，值得关注；
（2）本题考查了实验器材的选择、实验方案设计等，知道实验原理、正确应用控制变量法即可正确解题；正确应用控制变量法是正确解题的关键．