Question

今年1月中旬以來(lái)，我國(guó)湖南、湖北、貴州、廣西、江蘇等地區(qū)遭遇了罕見的冰凍雨雪天氣，雪災(zāi)給我國(guó)造成了巨大的損失，引起了社會(huì)各界的關(guān)注．
（1）下列關(guān)于雪的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是

A

A．雪能夠吸收所有的光線，所以看上去是白色．
B．積雪能吸收聲波，從而減少噪音產(chǎn)生的環(huán)境污染．
C．尚未開始融化的積雪對(duì)被覆蓋物具有一定的保溫作用．
D．積雪雖沒(méi)有熔化，也會(huì)由于升華而使積雪變�。�
（2）積雪對(duì)公路行車的危害主要表現(xiàn)在路況的改變．路面積雪經(jīng)車輛壓實(shí)后，車輪與路面的摩擦力

減小

，汽車易左右滑擺．同時(shí)，汽車在緊急剎車后滑行的距離將比路面沒(méi)有冰雪時(shí)

長(zhǎng)

．一旦車速過(guò)快、轉(zhuǎn)彎太急，都可能發(fā)生交通事故．專家研究表明，氣溫不同，積雪的厚薄不同，對(duì)汽車的危害也不一樣．當(dāng)積雪厚度在5～5cm，氣溫在0℃左右時(shí)，汽車最容易發(fā)生事故．因?yàn)樵谶@種條件下，路面上的冰雪常會(huì)呈“夜凍晝化”狀態(tài)．此時(shí)，護(hù)路工人常在路面上撒大量的鹽，以避免“夜凍晝化”現(xiàn)象，即在相同氣溫條件下，熔化了的冰雪不再結(jié)冰，從而減少交通事故的發(fā)生．在相同氣溫條件下，為什么水不再結(jié)冰了？
請(qǐng)你提出一個(gè)合理猜想：

水中雜質(zhì)越多，水的凝固點(diǎn)越低或混合物的凝固點(diǎn)降低

；
除了在路面上撒鹽外，還有什么常用的辦法，可以避免減少交通事故．方法：

在車輪上裝防滑鏈

道理：

接觸面越粗糙，摩擦力越大

（3）由于大雪小明未能上學(xué)，在家里小明發(fā)現(xiàn)了水平地面上放著的三個(gè)高度相同的實(shí)心鐵塊（如圖），愛思考的小明想“三鐵塊哪一塊對(duì)地面的壓強(qiáng)最大呢？”，他根據(jù)自己所學(xué)過(guò)的知識(shí)提出了以下三種猜想：
猜想一：由于正方體鐵塊最重，所以它對(duì)地面的壓強(qiáng)最大．
猜想二：由于長(zhǎng)方體鐵塊的面積最小，所以它對(duì)地面的壓強(qiáng)最大．
猜想三：由于三鐵塊高度相同，所以三鐵塊對(duì)地面的壓強(qiáng)一樣大．
①以圖中的圓柱體A為研究對(duì)象，請(qǐng)你幫小明推導(dǎo)它對(duì)地面的壓強(qiáng)大小的表達(dá)式（設(shè)鐵的密度為ρ，圓柱體鐵塊的高度為h，底面積為S）．根據(jù)表達(dá)式判斷上述哪一個(gè)猜想是正確的．

②利用雪地設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)粗略驗(yàn)證這種猜想的正確性（簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟及判斷方法）．
③積雪會(huì)造成簡(jiǎn)易廠房和集貿(mào)市場(chǎng)屋頂坍塌事故．小明通過(guò)查資料獲悉新下的積雪密度約為0.1g/cm³，并測(cè)量出了夜積雪厚度為20cm，則平頂廠房屋頂受到雪的壓強(qiáng)為

200

Pa．（g取10N/kg）

Answer 1

分析：要解答本題需掌握：①晶體的熔點(diǎn)也會(huì)由于雜質(zhì)的存在或外界壓強(qiáng)的變化而變化．②研究晶體的熔點(diǎn)是否與雜質(zhì)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)候，應(yīng)用了控制變量的方法；
相對(duì)于普通路面，結(jié)冰的路面更光滑，從影響摩擦力大小的決定因素可以確定輪胎與地面的摩擦力會(huì)如何變化．
剎車時(shí)，地面對(duì)輪胎的摩擦力是車停下來(lái)的阻力，阻力的大小直接決定了汽車滑行的距離的長(zhǎng)短．
根據(jù)壓強(qiáng)的計(jì)算公式P=

F

s

，設(shè)長(zhǎng)方形的鐵塊密度為ρ，高度為h，底面積為s，可進(jìn)一步推導(dǎo)C對(duì)桌面的壓強(qiáng)為P=ρhg，由此可判定三種猜想哪個(gè)正確．

解答：解：（1）由于冰雪對(duì)各種顏色的光的反射系數(shù)幾乎都是相同的，而反射光和入射光又是完全同質(zhì)的，因此在白天，雪花就是白色的，故A選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；
（2）路面上有冰雪時(shí)，路面變得更加光滑，路面對(duì)輪胎的摩擦力將會(huì)變�。�
汽車停下來(lái)是由于輪胎受到了地面對(duì)它的摩擦力，由于地面上結(jié)冰導(dǎo)致了地面對(duì)輪胎的摩擦力的減小，所以此時(shí)剎車時(shí)，汽車滑行的距離會(huì)更長(zhǎng)．
猜想：水中雜質(zhì)越多，水的凝固點(diǎn)越低或混合物的凝固點(diǎn)降低．
理由：護(hù)路工人常在路面上撒大量的鹽，以避免“夜凍晝化”現(xiàn)象，即在相同氣溫條件下，融化了的冰雪不再結(jié)冰；
撒灰渣、車輪帶防滑鏈，目的在于增大接觸面的粗糙程度，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）①解：設(shè)長(zhǎng)方形的鐵塊密度為ρ，高度為h，底面積為S．
則F=mg=ρVg=ρshg，
可得P=

F

s

=

ρsgh

s

=ρhg，
由此可知：質(zhì)量分布均勻的實(shí)心柱體對(duì)桌面的壓強(qiáng)與其重量和底面積無(wú)關(guān)，只與高度和密度有關(guān)，所以猜想三正確．②簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟、判斷方法：
把三個(gè)物體輕輕放在雪上面；
觀察物體在雪中陷入的深度，
如果在雪中陷入的深度相同，說(shuō)明它們對(duì)雪的壓強(qiáng)相同，即壓力的作用效果相同，從而證明猜想三正確．
③已知積雪密度ρ=0.1g/cm³=100kg/m³，h=20cm=0.2m；
由①可知放在地面上的物體對(duì)地面的壓強(qiáng)P=

F

s

=

ρsgh

s

=ρhg=100kg/m³×0.2m=200Pa．

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合雪災(zāi)考查物理知識(shí)的應(yīng)用，體現(xiàn)了物理與實(shí)際生活密切聯(lián)系的思想；
主要考查學(xué)生對(duì)晶體熔點(diǎn)與雜質(zhì)是否有關(guān)的了解，以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的能力；
考查學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)公式的理解和掌握，但又涉及到重力公式和圓柱體的體積公式，要注意引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)知識(shí)解決新問(wèn)題，做到溫故而知新．