Question

在南極考察中使用的海洋破冰船，針對(duì)不同的冰層有不同的破冰方法． 其中經(jīng)常采用的一種破冰的方法是：如圖所示，在接觸冰面前，破冰船全速航行，船體大部分沖上冰面后，把冰壓碎達(dá)到破冰的目的．通過計(jì)算回答下面的問題：【海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg】
（1）當(dāng)破冰船航行于海面時(shí)，它的排水量約為1500t，此時(shí)船受到的浮力多大？船自身受到的重力有多大？
（2）當(dāng)船全部沖到了冰面上，船與冰層接觸面積為5m ²，則此時(shí)破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是多少？
（3）結(jié)合所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)你為該海洋破冰船提高破冰效果提出一條有效的改進(jìn)意見．

Answer 1

解：
（1）∵船漂浮，
∴破冰船受到的浮力為F_浮=G=G_排=m_排g=1500×10³kg×10N/kg=1.5×10⁷N；
（2）當(dāng)船全部沖到了冰面上，船對(duì)冰層的壓力為：F=G=1.5×10⁷N，
破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是p===3×10⁶Pa．
（3）要提高破冰效果，可以增大破冰船的重力，也就是增大對(duì)冰面的壓力．
答：（1）當(dāng)破冰船航行于海面時(shí)，船受到的浮力1.5×10⁷N；船自身受到的重力有1.5×10⁷N；
（2）當(dāng)船全部沖到了冰面上，船與冰層接觸面積為5m²，則此時(shí)破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是3×10⁶Pa．
（3）可以增大破冰船的重力來提高該海洋破冰船破冰效果．
分析：（1）已知它的排水量約為1500t，根據(jù)物體浮沉條件，因?yàn)榇�浮在海面上，所以自身重力等于浮力�?br/>（2）當(dāng)船沖到冰面上，它對(duì)冰的壓力是船的自身重力；已知壓力和受力面積，利用公式p=得到破冰船對(duì)冰面的壓強(qiáng)．
（3）要提高破冰效果，也就是增大對(duì)冰面的壓強(qiáng)，可以從三方面考慮：①在壓力一定時(shí)，減小受力面積；②在受力面積一定時(shí)，增大壓力；③在增大壓力的同時(shí)，減小受力面積．
點(diǎn)評(píng)：本題考查浮力和壓強(qiáng)的計(jì)算，正確進(jìn)行受力分析，明確破冰船對(duì)冰面的壓力大小是求解破冰船對(duì)冰面壓強(qiáng)的關(guān)鍵．