Question

6．掷冰壶是冬季奥运会上的一种投掷性竞赛项目．冰壶为圆壶状，由天然花岗岩制成，其底面积S=7dm2，重G=190N．有人把冰壶称作“冰上国际象棋”．如图所示，运动员用F=5N的水平推力使冰壶沿水平地面向右匀速运动了2m，则：
（1）此过程中冰壶所受到的摩擦力为多大？
（2）此过程中地面对冰壶有支持力F_支，冰壶对地面也有压力F_压，物理学中把它们称为一对相互作用力．科学研究告诉我们一对相互作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上．请用二力平衡知识和以上信息证明：F_压=G
（3）此过程中冰壶对地面的压强为多大？

Answer 1

分析 （2）物体只要处于静止或匀速直线运动状态，所受到力一定是平衡力；一对平衡力的特点是大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、且作用在同一条直线上；
（2）冰壶在竖直方向静止，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、作用在同一个物体上、且作用在同一条直线上，是一对平衡力；
（3）冰壶对地面的压力和自身的重力相等，利用p=$\frac{F}{S}$求出对冰面的压强．

解答 解：
（1）因为冰壶在F=5N的水平推力作用下沿水平地面向右匀速运动，冰壶在水平方向受到推力和摩擦力的作用，并且是一对平衡力，因此冰壶在水平方向上受到的摩擦力与推力的大小相等，方向相反，即摩擦力大小为f=F=5N；
（2）冰壶在竖直方向静止，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、作用在同一个物体上、且作用在同一条直线上，是一对平衡力，即F_支=G；由题意可知，地面对冰壶有支持力F_支，冰壶对地面也有压力F_压，为一对相互作用力，大小相等，即F_支=F_压，所以：F_压=G；
（3）冰壶在水平冰面上时，对冰面的压力：F=G=190N，
对冰面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{190N}{7×1{0}^{-2}{m}^{2}}$≈2.7×10⁴Pa．
答：
（1）冰壶所受到的摩擦力为5N；
（2）见解答过程；
（3）冰壶对地面的压强为2.7×10⁴Pa．

点评 此题考查了二力平衡、平衡力和相互作用力的特点、压强的大小计算，涉及到的知识点较多，综合性较强，难度适中．