题文

今年第十届全国人民代表大会期间，我省林树森省长在回答中央电视台记者提问时谈到，我省即将动工修建一条贵阳至广州的高速铁路，这是我省修建的第一条高速铁路，设计速度为260km/h．届时从贵阳乘火车到广州只需5个小时左右，比目前缩短了近17个小时，这将极大地改善我省的出海交通状况． （1）若以保持设计速度行车5h计算，这条铁路总长多少km？ （2）若火车以大小相同的速度行驶，则从贵阳到广州和从广州返回贵阳，机车消耗的能量是否相同？请简要解释． （3）请你给居住在这条铁路沿线附近的同学写一条安全寄语，并简要说明理由．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）这条铁路总长S=Vt=260km/h×5h=1300km． 答：这条铁路总长1300km． （2）机车消耗的能量不相同．因为贵阳比广州海拔高，从贵阳到广州火车有部分重力势能转化为动能，可节省能耗，从广州到贵阳有部分动能转化成重力势能，消耗能量多． （3）“车速过快，请不要靠近铁路线行走”．高速运行的列车通过时会使其周围空气流速加大，从而使其周边一定范围内的气压迅速减小，人有被气压差压入车底的危险．

据专家权威分析，试题“今年第十届全国人民代表大会期间，我省林树森省长在回答中央电视..”主要考查你对  流体压强和流速的关系，能量守恒定律，速度公式及其应用  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

流体压强和流速的关系能量守恒定律速度公式及其应用

考点名称：流体压强和流速的关系

• 定义：
  流体：物理学中把没有一定形状、且很容易流动的液体和气体统称为流体。如：空气、水；

• 流体压强与流速的关系：
  气体流速大的位置压强小；流速小的位置压强大。液体也是流体。它与气体一样，流速大的位置压强小；流速小的位置压强大。轮船的行驶不能靠得太近就是这个原因。
  总之，对于流体来说，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大。
  

  生活中跟流体的压强相关的现象：
  (1)窗外有风吹过，窗帘向窗外飘；
  (2)汽车开过后，路面上方尘土飞扬；
  (3)踢足球时的“香蕉球”；
  (4)打乒乓球时发出的“旋转球”等。

• 生活中与流体压强相关问题的解答方法：
      在实际生活和生产中有许多利用流体压强跟流速的关系来工作的装置和现象，如飞机的机翼形状、家用煤气灶灶头工作原理、小汽车外形的设计等。利用这些知识还可以解释许多常见现象，如为什么两艘船不能并排行驶、列车站台上要设置安全线等。
      方法指南(1)首先要弄清哪部分流速快，哪部分流速慢；
  (2)流速快处压强小，压力也小，流速慢处压强大，压力也大；
  (3)流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
  例1如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆，生物学家不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中一个洞的洞口堆成了包状，是为了建一处视野开阔的嘹望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢?那样不是有两个嘹望台了吗?实际上两个洞口形状不同，决定了洞穴空气的流动方向。吹过平坦表面的空气运动速度小，压强大；吹过隆起表面的空气流速大，压强小。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带来了阵阵凉风。
  
  请回答下列问题：
  (1)在图上标出洞穴中的空气流动的方向。
  (2)试着运用上文提到的物理知识说明，乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?
  解析：本题结合草原犬鼠奇妙的洞穴结构考查了流体压强与流速的关系。草原犬鼠的一个洞口很平坦，而另一个洞口处有凸起的土堆，这样当空气流经两个洞口时，洞口表面处空气的流速会不同，所以洞口处的气体压强会不同，洞内的空气就会从气压大的一端流向气压小的一端，给犬鼠带来了阵阵凉风。
  答案：(1)如图所示 (2)运行的火车周围的空气速度大，压强小，乘客靠近运行的火车容易发生事故，所以必须站在安全线以外。

•  科学解释足球中的“香蕉球”是怎么回事：
      如果你经常观看足球比赛的话，一定见过罚前场直接任意球。这时候，通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。看到那潇洒多变的“香蕉球”，你有没有想过是怎么回事呢？
     
      流体(液体或气体)中的旋转圆柱体或球体相对于流体运动时，会在旋转体上产生一个侧向力。足球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压，这就是为什么会产生香蕉球的原因。当足球旋转时，除了可以改变球体周围的气流，球的运动轨迹也会相应发生改变。而且足球不仅可以侧旋，触球部位的不同，还可以产生不同的旋转，从而使足球上飘和下沉。这样就达到了迷惑防守方的目的。任何一次成功的任意球中，必不可少的一项技术就是使球按照自己的控制产生旋转。不知道你注意到没有，罚“香蕉球”的时候，运动员并不是踢中足球的中心，而是稍稍偏向一侧，同时用脚背摩擦足球，使球在空气中前进的同时还不断地旋转。同时，一方面空气迎着球向后流动，另一方面，由于空气与球之间的摩擦，球周围的空气又会被带着一起旋转。这样，球一侧空气的流动速度加快，而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们：气体的流速越大，压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样，于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。

   

考点名称：能量守恒定律

•  定义：
       能量既小会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
  
  简介：
  （1）自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。
  （2）不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。
  （3）某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

• 易错点：
       能量不会凭空产生，也不会凭空消火，即一个物体所具有的总能量发生了变化，必有另一个物体所具有的总能量同时发生了变化。自然界中所具有的能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律。能量守恒定律是自然界中最基本的定律之一，不管是在哪里，也不管是什么物体，微观世界也好，宏观世界也好，能量守恒定律总是适用的。

• 单摆的能量守恒
       单摆：小球摆动时，势能与动能不断地相互转化着。当小球到达最高处时势能最大；随着球的下降，势能逐步减小，动能逐步增大，势能转化为动能；当球下降到最低点时，势能最小，动能则最大(如图)。小球在运动过程中能量应该守恒。似乎小球应该永远运动下去，可事实上，小球的机械能不断减小，最终会停下来。这是为什么呢?原来，小球在运动过程中还要产生热。如果将内能一并计算进去，总的能量则是守恒的。