Question

14．体育中考临近，同学们正在加紧训练，其中投实心球是重点训练项目之一．
（1）已知实心球质量为2千克，小明的质量为58千克，每只脚与地面的面积是200cm²，则小明手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压强为多大？g取10N/kg
（2）图甲是投掷实心球的场景（不计空气阻力）．小明分析了实心球自脱手至落地过程的能量转化，画出了其势能的大小随时间变化的曲线如图乙．班中其他同学也模仿着画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线如图①②③，请选出其中正确的曲线②（填“①或②或③”），并说明理由．理由：实心球在上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，水平方向上速度不为零，仍然具有动能；在下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大

Answer 1

分析 （1）水平面上物体的压力和自身的重力相等，根据F=G=mg求出其大小．当小明手握实心球站在水平地面时，受力面积为两只脚与地面的接触面积之和，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（2）影响动能的因素是物体的质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大；
影响重力势能的因素是物体的质量和高度，质量越大、高度越大，重力势能越大；
不计空气阻力，动能和重力势能的相互转化过程中，机械能守恒．

解答 解：
（1）小明手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压力：
F=G_总=（m_球+m_人）g=（2kg+58kg）×10N/kg=600N；
小明手握实心球站在水平地面时，受力面积：
S=200cm²×2=400cm²=0.04m²，
脚对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{0.04{m}^{2}}$=1.5×10⁴Pa；
（2）实心球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，水平方向上速度不为零，仍然具有动能；下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大．
所以，动能是先减小，上升到最高点动能达到最小值但不为0，然后又增大；故图①③错误，图②正确．
答：（1）小明手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压强为1.5×10⁴Pa；
（2）②；实心球在上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，水平方向上速度不为零，仍然具有动能；在下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大．

点评 本题考查压强的大小计算，根据动能和势能的变化来判断图象，知道水平面上物体的压力和自身的重力相等，理解影响能量大小的因素和运动的过程是解题的关键，有一定难度．