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2012年江苏省金钥匙科技竞赛综合应用题赏析


2012 年江苏省金钥匙科技竞赛综合应用题赏析
高中组初赛试题 大家或许都有过用小锤子钉钉子或打木桩经历,你可能已经发现,你虽然可以快 速挥动小锤子,给出很大的能量,但是仍然很难将钉子钉进木头,或者把木桩打进土 里。而如果用一个质量大的锤子,即使用较慢的速度,也能较容易地将钉子钉进木头, 或将木桩打进土里。这是什么原因呢? 参考答案: 钉钉子和打桩,都是一个物体向另一个物体转移能量的过程。在此过程中,重要的不是 榔头具有多少动能,而是有多少能量转移到钉子或木桩上,或者说,什么样的锤子,能量的 转移效率更高。研究表明,质量大的物体(锤子)更容易把能量传递给质量小的或质量与它接 近的物体。例如,两个直径一样的铁球和木球,让铁球滚动去撞静止的木球时,木球会慢慢 地滚走,铁球还会沿着原来的方向继续前进。反过来,如果让滚动的木球去撞静止的铁球, 铁球将会岿然不动,而木球撞了后,还会弹回来,往回滚。如果有A、B两个质量一样的铁 球,让A球滚动去撞静止的B球,碰撞后,A球几乎能把所有能量都转移给B球,让B以A的 速度向前滚动,A球自己停下来。这就是用质量大的锤子,容易把钉子钉进木头、把木桩打 进土里的原因。 评分原则: 能答上“物体碰撞” “能量转移”这两个关键词,可给高分;其他酌情给分。

高中组决赛试题 今年7月,北京一场61年来最强的暴雨,造成77人死亡。在这次灾难中,有人因轿车被 淹,打不开车门车窗不幸身亡,由此再次引发公交车、轿车遭遇突发事件时,如何砸窗逃生 大讨论。据试验,用铁锤(救生锤)砸玻璃窗的时候,不能砸玻璃窗的中心,要砸它的四角 或边缘,玻璃才容易破碎。请你分析一下这是什么道理? 参考答案: 用锤子砸玻璃是个碰撞过程,产生的撞击力与锤子的质量、运动速度和碰撞时间有关。 当锤子的质量和运动速度不变,撞击力就决定于锤子与玻璃的碰撞时间,碰撞时间越短,产 生的力量越大;碰撞时间越长,产生的力量越小。为了安全,公交车、小轿车的门窗玻璃都 是钢化玻璃,有的还贴有太阳膜或防爆膜,前后挡风玻璃则是夹胶玻璃。这些玻璃都具有一 定弹性,特别是夹胶玻璃、贴膜玻璃弹性更大。如果锤子砸在玻璃中心,玻璃会发生形变, 延长撞击时间,从而减少撞击力,所以玻璃不易破碎。如果砸在四角或边缘,由于玻璃被门 框或窗框固定,不易变形,锤子与玻璃撞击时间极短,产生的撞击力很大,所以容易破碎。 评分原则: 能答上“碰撞时间长/短” “产生力量大/小”这两个关键词,可给高分;其他酌情给分。



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