课时7.4跨学科实践 我国造船技术的发展-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练( 沪科版五四制2024)
2025-02-19
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪科版(五四学制)八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 跨学科实践 我国造船技术的发展 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 36.34 MB |
| 发布时间 | 2025-02-19 |
| 更新时间 | 2025-02-19 |
| 作者 | 2022xkw |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-02-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50498072.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第七章 浮力 (原卷版)
课时7.4 跨学科实践 我国造船技术的发展
2022年课程标准
物理素养
(1)通过查阅资料,了解我国造船与航海方面的成就.
科学思维:培养学生运用物理知识分析问题、解决问题的能力,发展科学思维能力.
科学探究:培养学生通过观察、分析、实验等方法探究物理现象的能力,了解科学探究的基本过程.
科学态度与责任:(1)激发学生对物理学习的兴趣,培养敢于质疑、勇于探究的科学精神,形成尊重事实、注重证据的科学态度.(2)通过了解我国科技的发展,增加学生的民族自豪感.
我国造船技术的发展经历了从落后到领先、从依赖进口到自主创新的辉煌历程。以下是我国造船技术发展的几个关键阶段和亮点:
一、基础建设与劳动力优势
·基础设施建设:我国在过去的大规模基础设施建设中,为造船业搭建了坚实的舞台。众多的船坞、码头等设施,为船舶的建造提供了物理空间。熟练劳动力:经过长期的训练和实践,我国在造船工艺的各个环节都拥有了熟练操作的工人。这些工人是我国造船业能够高效、高质量完成订单的基石。
二、全球协作与技术引进
·国际合作:我国积极与国外供应商合作,进口一些国内无法生产或者质量更优的造船原材料,保障了船舶的质量。与国外合作伙伴的合作还体现在技术交流、市场开拓等多方面,帮助我国造船业更好地融入世界造船产业格局,汲取国际先进经验。
技术引进与消化:通过引进国外先进技术,并结合国内实际情况进行消化、吸收和创新,我国造船技术得到了快速提升。
三、技术创新与突破
自主研发:我国在新型船舶设计上取得了显著突破,研发出了一系列具有自主知识产权的船型,如节能环保型散货船、大型液化天然气运输船(LN G船)等。这些新船型在性能、效率和环保方面均达到了国际先进水平。
.关键技术攻克:在LNG船的建造过程中,我国攻克了液货舱围护系统等关键技术难题,打破了国外长期的技术垄断。
.智能造船技术:通过引入人工智能、大数据、物联网等先进技术,我国实现了船舶设计、生产、管理的智能化和数字化,大大提高了生产效率和质量控制水平。
四、市场需求与政策支持
.市场需求增长:随着全球经济的复苏和贸易的增长,船舶制造行业迎来了更多的市场需求。特别是在绿色船舶和智能船舶领域,市场需求呈现出快速增长的态势。
政策支持:我国政府出台了一系列政策鼓励海洋工程装备制造行业发展,为船舶制造行业的发展提供了有力保障。这些政策包括金融支持、税收优惠、技术创新鼓励等,为造船企业提供了良好的发展环境。
五、高端智能绿色化发展
.高端船舶制造:我国在高端船舶制造方面取得了显著进展,如豪华邮轮、大型液化天然气运输船等复杂、特种船舶的建造能力不断提升。
·绿色船舶:随着全球对环保要求的提高和航运业绿色变革的推进,我国船舶制造企业加大了环保技术的投入,研发和生产了更多符合环保标准的船舶.
六、未来展望
展望未来,我国造船业将继续保持现有的基础设施、熟练劳动力、全球协作和技术创新等优势,并不断探索新的发展路径。具体来说:·加大对高端船舶制造的研发投入,提升我国在全球高端船舶市场的竞争力。·加快绿色造船步伐,以适应全球环保趋势,推动船舶制造行业的可持续发展。
.引入更多先进技术,推动船舶制造的智能化、数字化升级,提高生产效率和质量控制水平。
综上所述,我国造船技术的发展经历了从基础建设到技术创新、从全球协公到自主研发的不断升级和突破。
1.请认真阅读下面的材料之后,回答下列问题。
高速发展的国防科技助力中国梦。保卫着祖国大海的国产新一代核潜艇,它的外壳采用高强度合金钢焊接,排水量约万吨,下潜深度约600米;守护着祖国大地的新一代洲际战略弹道导弹,它采用三级固态燃料火箭进行助推,射程远,能搭载更多的核弹头作战,承载着飞天梦想的“嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面,拍摄了人类第一张月球背面的照片,它的太阳能储存板在夜间也可供电,开启了月球探测的新篇章。
(1)排水量约万吨的核潜艇,排水量指的是潜艇满载时排开水的 ;
(2)请从文字中找两个物理信息,并指出对应的物理知识 。
例如:物理信息:“高强度合金”,物理知识:承受较大的压强。
2.阅读短文,回答问题。
第一艘国产航母——山东舰
2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,它是我国独立自主建造的第一艘航母,百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,舰载机可以在航母上起飞、着落,执行各种军事任务。
(1)舰载机在航母上着落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,这个过程中,舰载机上飞行员的惯性 (选填“发生”或“不发生”)变化;
(2)下列说法正确的是
A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力
B.舰载机在航母上着落后,航母所受的浮力大小不变
C.舰载机着落在航母甲板上,航母甲板不发生形变
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机不受甲板对它的摩擦力
(3)如果航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,当航母以最高航速54km/h匀速航行时受到的阻力是9×105N,则当航母以10m/s的速度匀速航行时受到的阻力为 N。
(4)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重6倍的恒定的推力。因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。这里的“高”是指啸叫声的 (选填“音色”、“响度”、“音调”)。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为 N,焰火能够达到的最大速度为 。(火药的质量不计,g取10N/kg)
3.阅读短文,回答问题。(取)
如图所示,2019年10月国产航母山东舰完成第八次试航,山东舰满载时的排水量为。制造航母的钢板要求强度大、耐高温、防弹不易变形。舰载机是在航空母舰上起降的飞机,山东舰搭载的舰载机每架质量是5150kg,每一架舰载机与甲板的总接触面积为。舰载机在航母上着陆时,必须适时勾住拦索,达到强行减速的目的。
推重比是指飞机发动机产生的总推力与飞机总重的比值。已知该舰载机以水平匀速飞行时的推重比为,舰载机水平匀速飞行时的推力与速度的平方成正比。
(1)航母在海面上匀速前进时,航母总重力与 是一对平衡力,满载时航母受到的浮力为 N。
(2)下列说法中,正确的是
A.航母舰体外壳是弹性好的特殊钢板
B.为了飞机着陆,航母甲板要光滑些
C.舰载机飞行时机翼上方的流速较大
C.阻拦索强行减速减小了飞机的惯性
(3)一架停在甲板上的舰载机对甲板的压强为 Pa,其中两架舰载机起飞后,航母舰底受到的海水压强 (选填“变大”、“不变”或“变小”),航母排开海水的体积变化 。(海水密度为)
(4)舰载机的某个钢制零件质量为158kg,现选用强度更高的等体积钛合金材料,已知钛合金的密度为,则该零件的质量可以减少 kg,若舰载机的钢制零件全部用等体积钛合金制造,则舰载机以的速度水平匀速飞行的推重比 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。(钢的密度为)
(5)假设舰载机质量不变,当舰载机以水平匀速飞行时,受到的空气阻力 N。
4.请阅读短文,回答下列问题:
福船
跨越遥远时空的海上丝绸之路上,一个名叫“福船”的文化符号历久弥新。福船作为木质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者,成就了明代郑和,戚继光、郑成功等人的伟大壮举,为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。
福船,福建沿海一带尖底古海船的统称,上阔下窄,首尖尾宽两头翘,复原模型图如图所示。其甲板平坦,龙骨厚实,结构坚固;吃水深,容量多,善于转载,稳定性好,抗风力强,适于远洋。
“水密隔舱福船制造技艺”,是中国对世界航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。2010年11月15日,《中国水密隔舱福船制造技艺》被列入联合国教科文组织“急需保护的非物质文化遗产名录”。所谓“水密隔舱”,就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断,分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中,如果有一个或两个舱意外破损,海水进不到其他舱中,从船整体看,仍然保持有足够的浮力,不至沉没。“水密隔舱”技术大大提高了船舶的整体抗沉性。另外隔舱板与船壳板紧密连接,使船体结构也更加坚固。分成隔舱,还便利货物存放管理。水密隔舱福船制造技术,对于远洋航海史研究有着不可替代的重要学术价值。
图为海船浸入水中的体积的示意图。这样的海船满载时,水线长53米、水线宽13米,吃水3.9米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1170吨。正是水密隔舱福船制造技术才使郑和下西洋成为世界航海史上时间最早、规模最大的洲际航海活动。
重启海上丝绸之路的今天,“福船”这个珍贵的文化符号成为新兴文创产业里重要的创作灵感,依然在启迪人们不断去开拓创新。
(1)福船采用了 技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想象,就福船的这一技术设计理念,举例说明还可应用在哪些方面: (举一例即可)
(2)排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉根据上文中海船的信息计算出排水体积,估算出排水量约为2657t。请写出这种估算方法不合理的理由 。
5.阅读短文,回答问题。
2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,标志着我国海军正式迈入了双航母时代。山东舰一直被称为首艘国产航母,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料,如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等,都是我国独立自主研发的,完全没有依赖进口,并且拥有完全自主产权,百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,舰载机可以在航母上起飞、着落,执行各种军事任务。
(1)舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,这个过程中说明力可以 。
(2)舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力 拦阻索对舰钩的拉力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)航母在无风的海面向东匀速直线航行时,停在水平甲板上的舰载机受摩擦力吗?若受力,方向如何? (选填“向东”、“向西”或“不受力”)。
(4)若航母排开的水质量为6万吨,则航母受到浮力 N。(g取10N/kg)
(5)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重5倍的恒定的推力,因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为 N,焰火能够达到的最大速度为 。(火药的质量不计,g取10N/kg)
【基础强化】
1.近年来我国国防力量越来越强大,如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( )
A.航母是靠减少自身重力的方法而实现漂浮的
B.舰载机飞离航母后,航母所受的浮力减小而船身稍稍上浮
C.舰载机是根据空气流速大的位置压强大的原理获得升力的
D.航母能漂浮在海面上是因为它受到的总重力小于它受到的浮力
2.下列说法正确的是( )
A.水面下行驶的潜水艇是通过改变自身的体积实现上浮和下沉的
B.氢气球可以飘在空中是因为气球内充入了密度大于空气的气体
C.轮船由长江驶入东海时( ),排开水的体积变小,但浮力不变
D.热气球上升是因为加热装置向上喷气,把气球吹上去了
3.2022年11月10日,第三艘075型两栖攻击舰安徽舰亮相:075型两栖攻击舰是中国最新一代两栖作战的武器装备,具备立体登陆作战能力。如图所示,这艘攻击舰最大排水量约为,吃水深度为。下列说法正确的是( )
A.军舰航行时,受到的浮力大于军舰的总重力
B.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力不变
C.军舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大
D.因为流速越大的位置流体压强越小,所以两艘军舰可以近距离并排航行
4.如图为我国自主研发的、位于世界领先水平的多功能大型中远程海洋监察船,该船满载时的排水量为10000t,则满载静止在海面上时所受到的浮力为 N。当该船从黄浦江驶向东海海域时,其所受浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”),相对于液面,船身将 (选填“上浮”或“下沉”)一些。(g取10N/kg)
5.福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,排水量为8万吨,满载时的浮力为 牛,排开液体的体积为 米3。当舰载机起飞后,航空母舰的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
6.物理知识在生活中有广泛的应用。光滑墙壁上的吸盘式挂钩是在 作用下被压在墙壁上;液体密度计是利用二力平衡条件和 原理来测量液体密度大小的;图1所示扫地机器人是通过电机转动使内部气压 ,利用内外气压差,将垃圾压入吸尘器;图2所示的大型邮轮从内河驶向大海时,所受浮力将 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
7.许多轮船都有排水量的标记,“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t,此时舰船的重力是 N,所受的浮力是 N.当舰船从海洋驶入长江时,浮力 (选填“增大”,“不变”或“减小”),船身会 (选填“上浮”、“下沉”或“不变”)一些。
8.物块浸没在液体中,受到液体对它向上、向下的压力分别为15牛、5牛,其受到浮力的大小为 牛;物块所受浮力与重力的合力大小为12牛,它所受重力的大小为 牛。重力为10牛的水对漂浮的物体所产生的浮力大小 10牛(选填“一定小于”、“一定等于”或“可能大于”)。根据图中轮船上的“吃水线”排列情况,可以判断:印度洋海水密度 北大西洋海水密度(选填“大于”、“等于”或“小于”),同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,它所受浮力 (选填“变大”、“不变”或“变小”),船体将 (选填“上浮”或“下沉”)。
9.物理知识在生活中有广泛应用。轮船从海中驶入江中时,船身会 一些,轮船所受浮力 。
10.一艘远洋轮船由内河驶入大海后,船受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),船相对于水面将会 (选填“上浮”或“下沉”)一些。给这船装上一些货物后,发现船下沉了一些,则它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
11.潜水艇是靠改变 来实现上浮和下沉的;轮船是利用增大 的方法增大了可以利用的浮力;世界上最大的矿沙船的排水量为40万吨,它在海水中满载航行时,船及所装货物的总重为 N。(g取10N/kg)
12.2024年5月1日上午,中国海军福建舰航母出海开展首次航行试验,可谓万众瞩目之至。已知航母满载排水量约8×104吨,则航母满载时受到的浮力是 N。当福建舰从海上驶回长江港口,受到的浮力 (选填“不变”、“变大”或“变小”),航母要 (选填“下沉”或“上浮”)一些。
13.山东舰是我国独立自主建造的第一艘航母,标志着我国海军综合实力的巨大提升。
(1)其满载排水量可以达到,最大浮力可达 N;当航母以最高航速匀速航行时受到的阻力是,不计能量转化损失,航母牵引系统的功率可达 W;在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,则当航母以的速度匀速航行时受到的阻力为 N;
(2)舰载机是航母战斗力的核心。舰载机在航母甲板上起飞的过程中其机械能 (选填“增大”“不变”或“减小”);舰载机采用较为稳定的滑跃起飞模式,为了提升舰载机起飞的升力,甲板的末端需要设计成 (选填“水平”“向上倾斜”或“向下倾斜”)的结构;若歼15飞机的空机质量是,最大起飞质量,翼载是(翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值),则机翼面积为 ;
(3)舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,舰钩对拦阻索的拉力 (选填“小于”“等于”或“大于”)拦阻索对舰钩的拉力;在航母上的飞机拦阻索建造时,要让拦阻索材料能够承受的最大撞击压强为,已知该材料的强度比是0.8(强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值),那么使用的材料面积能承受的最大拉力为 N。
14.如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在 (填“江水”或“海水”)中停泊。轮船的排水量为,在海水中满载时受到的浮力是 N。往轮船上装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力 (选填“增大”“减小”“不变”)
15.如图所示是漂浮在水中的一块泡沫混凝土,它是一种新型的建筑材料,其突出特点是在混凝土内形成封闭的小气孔,使混凝土具有良好的保温、隔热、隔声、防火、抗电磁波等特点。请回答:
(1)如果你是一名建筑师,你会用泡沫混凝土来做什么?(写出一种即可)
(2)分析说明泡沫混凝土能漂浮在水面的原因。
16.一艘轮船从东海匀速驶入长江,(假设轮船总质量不变) 已知东海海水的密度大于长江江水的密度,轮船在东海中的排开海水的体积为 Va1, 在长江中的排开江水的体积为 Va2。请分析并判断 Va1与Va2大小的关系。
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第七章 浮力 (原卷版)
课时7.4 跨学科实践 我国造船技术的发展
2022年课程标准
物理素养
(1)通过查阅资料,了解我国造船与航海方面的成就.
科学思维:培养学生运用物理知识分析问题、解决问题的能力,发展科学思维能力.
科学探究:培养学生通过观察、分析、实验等方法探究物理现象的能力,了解科学探究的基本过程.
科学态度与责任:(1)激发学生对物理学习的兴趣,培养敢于质疑、勇于探究的科学精神,形成尊重事实、注重证据的科学态度.(2)通过了解我国科技的发展,增加学生的民族自豪感.
我国造船技术的发展经历了从落后到领先、从依赖进口到自主创新的辉煌历程。以下是我国造船技术发展的几个关键阶段和亮点:
一、基础建设与劳动力优势
·基础设施建设:我国在过去的大规模基础设施建设中,为造船业搭建了坚实的舞台。众多的船坞、码头等设施,为船舶的建造提供了物理空间。熟练劳动力:经过长期的训练和实践,我国在造船工艺的各个环节都拥有了熟练操作的工人。这些工人是我国造船业能够高效、高质量完成订单的基石。
二、全球协作与技术引进
·国际合作:我国积极与国外供应商合作,进口一些国内无法生产或者质量更优的造船原材料,保障了船舶的质量。与国外合作伙伴的合作还体现在技术交流、市场开拓等多方面,帮助我国造船业更好地融入世界造船产业格局,汲取国际先进经验。
技术引进与消化:通过引进国外先进技术,并结合国内实际情况进行消化、吸收和创新,我国造船技术得到了快速提升。
三、技术创新与突破
自主研发:我国在新型船舶设计上取得了显著突破,研发出了一系列具有自主知识产权的船型,如节能环保型散货船、大型液化天然气运输船(LN G船)等。这些新船型在性能、效率和环保方面均达到了国际先进水平。
.关键技术攻克:在LNG船的建造过程中,我国攻克了液货舱围护系统等关键技术难题,打破了国外长期的技术垄断。
.智能造船技术:通过引入人工智能、大数据、物联网等先进技术,我国实现了船舶设计、生产、管理的智能化和数字化,大大提高了生产效率和质量控制水平。
四、市场需求与政策支持
.市场需求增长:随着全球经济的复苏和贸易的增长,船舶制造行业迎来了更多的市场需求。特别是在绿色船舶和智能船舶领域,市场需求呈现出快速增长的态势。
政策支持:我国政府出台了一系列政策鼓励海洋工程装备制造行业发展,为船舶制造行业的发展提供了有力保障。这些政策包括金融支持、税收优惠、技术创新鼓励等,为造船企业提供了良好的发展环境。
五、高端智能绿色化发展
.高端船舶制造:我国在高端船舶制造方面取得了显著进展,如豪华邮轮、大型液化天然气运输船等复杂、特种船舶的建造能力不断提升。
·绿色船舶:随着全球对环保要求的提高和航运业绿色变革的推进,我国船舶制造企业加大了环保技术的投入,研发和生产了更多符合环保标准的船舶.
六、未来展望
展望未来,我国造船业将继续保持现有的基础设施、熟练劳动力、全球协作和技术创新等优势,并不断探索新的发展路径。具体来说:·加大对高端船舶制造的研发投入,提升我国在全球高端船舶市场的竞争力。·加快绿色造船步伐,以适应全球环保趋势,推动船舶制造行业的可持续发展。
.引入更多先进技术,推动船舶制造的智能化、数字化升级,提高生产效率和质量控制水平。
综上所述,我国造船技术的发展经历了从基础建设到技术创新、从全球协公到自主研发的不断升级和突破。
1.请认真阅读下面的材料之后,回答下列问题。
高速发展的国防科技助力中国梦。保卫着祖国大海的国产新一代核潜艇,它的外壳采用高强度合金钢焊接,排水量约万吨,下潜深度约600米;守护着祖国大地的新一代洲际战略弹道导弹,它采用三级固态燃料火箭进行助推,射程远,能搭载更多的核弹头作战,承载着飞天梦想的“嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面,拍摄了人类第一张月球背面的照片,它的太阳能储存板在夜间也可供电,开启了月球探测的新篇章。
(1)排水量约万吨的核潜艇,排水量指的是潜艇满载时排开水的 ;
(2)请从文字中找两个物理信息,并指出对应的物理知识 。
例如:物理信息:“高强度合金”,物理知识:承受较大的压强。
【答案】 质量是1.6万吨 见解析
【详解】(1)[1]排水量约1.6万吨的核潜艇,排水量指的是潜艇满载时排开水的质量是1.6万吨。
(2)[2]①物理信息:“下潜深度约600米”,物理知识:液体内部的压强随深度的增加而增大,潜艇受到较大的压强;
②物理信息:“排水量约1.6万吨”,物理知识:由阿基米德原理
可计算出潜艇受到的浮力;
③物理信息:“太阳能储存板在夜间也可供电”,物理知识:蓄电池供电时将化学能转化为电能。
2.阅读短文,回答问题。
第一艘国产航母——山东舰
2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,它是我国独立自主建造的第一艘航母,百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,舰载机可以在航母上起飞、着落,执行各种军事任务。
(1)舰载机在航母上着落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,这个过程中,舰载机上飞行员的惯性 (选填“发生”或“不发生”)变化;
(2)下列说法正确的是
A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力
B.舰载机在航母上着落后,航母所受的浮力大小不变
C.舰载机着落在航母甲板上,航母甲板不发生形变
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机不受甲板对它的摩擦力
(3)如果航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,当航母以最高航速54km/h匀速航行时受到的阻力是9×105N,则当航母以10m/s的速度匀速航行时受到的阻力为 N。
(4)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重6倍的恒定的推力。因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。这里的“高”是指啸叫声的 (选填“音色”、“响度”、“音调”)。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为 N,焰火能够达到的最大速度为 。(火药的质量不计,g取10N/kg)
【答案】 不发生 D 4×105 音调 5 11m/s
【详解】(1)[1]惯性大小只跟物体的质量大小有关,在舰载机强行减速的过程中,舰载机上飞行员的质量不变,惯性大小不变。
(2)[2]A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力和拦阻索对舰钩的拉力是平衡力,两个力的大小相等,故A错误;
B.舰载机在航母上着落后,重力增大,航母仍然漂浮,浮力等于重力,航母所受的浮力增大,故B错误;
C.舰载机着落在航母甲板上,舰载机对甲板产生了压力,航母甲板会发生形变,故C错误;
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机与甲板之间没有发生相对运动,也没有发生相对运动的趋势,所以不受甲板对它的摩擦力,故D正确。
故选D。
(3)[3]航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,,航母受到的阻力
f=kv2
则
9×105N=k×(15m/s)2
解得k=4×103Ns2/m2;所以,当航母以10m/s的速度匀速航行时,受到的阻力
f′=kv12=4×103Ns2/m2×(10m/s)2=4×105N
(4)[4]焰火速度快产生啸叫声的频率高,因此这里的高是指音调高。
[5][6]焰火的重力
G=mg=100×10-3kg×10N/kg=1N
恒定的推力
F′=6G=6×1N=6N
当焰火上升时,焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力,所以最大阻力
f=F′-G=6N-1N=5N
由图可知,当阻力最大为5N时,焰火能够达到的最大速度v=11m/s。
3.阅读短文,回答问题。(取)
如图所示,2019年10月国产航母山东舰完成第八次试航,山东舰满载时的排水量为。制造航母的钢板要求强度大、耐高温、防弹不易变形。舰载机是在航空母舰上起降的飞机,山东舰搭载的舰载机每架质量是5150kg,每一架舰载机与甲板的总接触面积为。舰载机在航母上着陆时,必须适时勾住拦索,达到强行减速的目的。
推重比是指飞机发动机产生的总推力与飞机总重的比值。已知该舰载机以水平匀速飞行时的推重比为,舰载机水平匀速飞行时的推力与速度的平方成正比。
(1)航母在海面上匀速前进时,航母总重力与 是一对平衡力,满载时航母受到的浮力为 N。
(2)下列说法中,正确的是
A.航母舰体外壳是弹性好的特殊钢板
B.为了飞机着陆,航母甲板要光滑些
C.舰载机飞行时机翼上方的流速较大
C.阻拦索强行减速减小了飞机的惯性
(3)一架停在甲板上的舰载机对甲板的压强为 Pa,其中两架舰载机起飞后,航母舰底受到的海水压强 (选填“变大”、“不变”或“变小”),航母排开海水的体积变化 。(海水密度为)
(4)舰载机的某个钢制零件质量为158kg,现选用强度更高的等体积钛合金材料,已知钛合金的密度为,则该零件的质量可以减少 kg,若舰载机的钢制零件全部用等体积钛合金制造,则舰载机以的速度水平匀速飞行的推重比 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。(钢的密度为)
(5)假设舰载机质量不变,当舰载机以水平匀速飞行时,受到的空气阻力 N。
【答案】 浮力 C 103000 变小 10 68 变大 15450
【详解】(1)[1][2]航母在海面匀速行驶时,航母受后到的总重力与浮力为一对平衡力;根据阿基米德原理,满载时航母受到的浮力为
(2)[3]A.根据题干知,制造航母的钢板要求强度大、耐高温、防弹不易变形,故A错误;
B.根据影响摩擦力的因素,航母甲板表面要粗糙,才能让飞机安全着陆,故B错误;
C.机翼上方凸起,下方平直,机翼上方气体流速大于下方流速(流速大的地方,压强小,上方压强小于下方压强,产生向上的升力),故C正确;
D.惯性大小只与质量有关,质量不变,惯性不变,故D错误。
故选C。
(3)[4] 一架停在甲板上的舰载机对甲板的压强为
[5] 舰载机起飞后,航母的总重变小,浮力大于重力,航母上浮(直到浮力等于重力),深度h减小,根据p=ρgh可知航母舰底受到的海水压强变小。
[6]舰载机起飞前,由漂浮的特点有
F浮1=G1①
舰载机起飞后,由漂浮的特点有
F浮2=G2②
①-②可得出减小的浮力为
由得航母排开海水的体积变化
(4)[7]根据密度公式,原来钢材的体积为
合金的体积等于原来钢材的体积,由密度公式可得出合金的质量为
该零件的质量可以减少
[8]推重比是指飞机发动机产生的总推力与飞机总重的比值,因重力变小,而飞机发动机产生的总推力不变,故推重比变大。
(5)[9]已知该舰载机以水平匀速飞行时的推重比为,可知此时的推力大小为
水平匀速飞行时的速度为
由于推力与速度平方成正比,故有
故
当匀速飞行的速度为
已知舰载机水平匀速飞行时的推力与速度的平方成正比,故当舰载机以水平匀速飞行时,舰载机水平匀速飞行时的推力
根据二力平衡的条件,舰载机水平匀速飞行时受到的空气阻力
4.请阅读短文,回答下列问题:
福船
跨越遥远时空的海上丝绸之路上,一个名叫“福船”的文化符号历久弥新。福船作为木质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者,成就了明代郑和,戚继光、郑成功等人的伟大壮举,为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。
福船,福建沿海一带尖底古海船的统称,上阔下窄,首尖尾宽两头翘,复原模型图如图所示。其甲板平坦,龙骨厚实,结构坚固;吃水深,容量多,善于转载,稳定性好,抗风力强,适于远洋。
“水密隔舱福船制造技艺”,是中国对世界航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。2010年11月15日,《中国水密隔舱福船制造技艺》被列入联合国教科文组织“急需保护的非物质文化遗产名录”。所谓“水密隔舱”,就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断,分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中,如果有一个或两个舱意外破损,海水进不到其他舱中,从船整体看,仍然保持有足够的浮力,不至沉没。“水密隔舱”技术大大提高了船舶的整体抗沉性。另外隔舱板与船壳板紧密连接,使船体结构也更加坚固。分成隔舱,还便利货物存放管理。水密隔舱福船制造技术,对于远洋航海史研究有着不可替代的重要学术价值。
图为海船浸入水中的体积的示意图。这样的海船满载时,水线长53米、水线宽13米,吃水3.9米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1170吨。正是水密隔舱福船制造技术才使郑和下西洋成为世界航海史上时间最早、规模最大的洲际航海活动。
重启海上丝绸之路的今天,“福船”这个珍贵的文化符号成为新兴文创产业里重要的创作灵感,依然在启迪人们不断去开拓创新。
(1)福船采用了 技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想象,就福船的这一技术设计理念,举例说明还可应用在哪些方面: (举一例即可)
(2)排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉根据上文中海船的信息计算出排水体积,估算出排水量约为2657t。请写出这种估算方法不合理的理由 。
【答案】 水密隔舱 见解析 见解析
【详解】(1)[1]由材料可知,福船采用了水密隔舱技术大大提高了船舶的整体抗沉性。
[2]根据福船的这一技术设计理念,我们可以让潜艇的排水舱使用水密隔舱技术,可提高潜艇的整体抗沉性。
(2)[3]根据材料可知,福船的船身不是长方体,不能使用长方体体积公式计算,可以根据船身及各类物质的总重量估算排水量;根据材料可知,帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1170吨,用G物表示,因为船漂浮受到的浮力和自身的重力相等,所以
F浮=G物=m物g
根据阿基米德原理可得
F浮=G排=m排g
所以
m排g=m物g
即
m排=m物=1170t
5.阅读短文,回答问题。
2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,标志着我国海军正式迈入了双航母时代。山东舰一直被称为首艘国产航母,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料,如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等,都是我国独立自主研发的,完全没有依赖进口,并且拥有完全自主产权,百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,舰载机可以在航母上起飞、着落,执行各种军事任务。
(1)舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,这个过程中说明力可以 。
(2)舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力 拦阻索对舰钩的拉力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)航母在无风的海面向东匀速直线航行时,停在水平甲板上的舰载机受摩擦力吗?若受力,方向如何? (选填“向东”、“向西”或“不受力”)。
(4)若航母排开的水质量为6万吨,则航母受到浮力 N。(g取10N/kg)
(5)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重5倍的恒定的推力,因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为 N,焰火能够达到的最大速度为 。(火药的质量不计,g取10N/kg)
【答案】 改变物体的运动状态 等于 不受力 6×108 4 10m/s
【详解】(1)[1]飞机降落时,舰钩钩住甲板上的阻拦索,使飞机强行减速,说明了力可以改变物体的运动状态。
(2)[2]舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力和拦阻索对舰钩的拉力是一对相互作用力,大小相同。
(3)[3]由于航母匀速行驶,所以水平甲板上的舰载机处于平衡状态,没有相对运动或相对运动趋势,所以不受摩擦力。
(4)[4]由阿基米德原理可得,航母所受浮力等于航母排开水的重力,所以
(5)[5][6]焰火的重力为
恒定的推力为
当焰火上升时,焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力,所以最大阻力为
由图可知,当阻力最大为4N时,焰火能够达到的最大速度v=10m/s。
【基础强化】
1.近年来我国国防力量越来越强大,如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( )
A.航母是靠减少自身重力的方法而实现漂浮的
B.舰载机飞离航母后,航母所受的浮力减小而船身稍稍上浮
C.舰载机是根据空气流速大的位置压强大的原理获得升力的
D.航母能漂浮在海面上是因为它受到的总重力小于它受到的浮力
【答案】B
【详解】A.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积从而增大浮力,使航母实现漂浮,故A错误;
B.舰载机飞离航母后,航母的总重力减小,因为航母仍漂浮在水面,所以总重力等于浮力,所以浮力减小,根据可知,液体密度不变,排开液体的体积减小,船身稍稍上浮,故B正确;
C.舰载机是根据空气流速大的位置压强小的原理获得升力的,故C错误;
D.当航母漂浮在水面上时,受力平衡,总重力等于浮力,故D错误。
故选B。
2.下列说法正确的是( )
A.水面下行驶的潜水艇是通过改变自身的体积实现上浮和下沉的
B.氢气球可以飘在空中是因为气球内充入了密度大于空气的气体
C.轮船由长江驶入东海时( ),排开水的体积变小,但浮力不变
D.热气球上升是因为加热装置向上喷气,把气球吹上去了
【答案】C
【详解】A.潜水艇浸没在水中时,排开水的体积不变,受到的浮力不变;为了实现上浮和下沉,是通过改变自身的重力来实现的,故A错误;
B.氢气球里面充的气体的密度小于空气的密度,此时气球所受浮力大于自身重力,才能飘在空中,故B错误;
C.轮船从长江驶入东海时,都是漂浮,则船受到的浮力等于重力,因为船受到的重力不变,所以船受到的浮力不变,由于,根据知排开水的体积减小,故C正确;
D.热气球工作时,由鼓风机将热风吹入球囊,加热气球球囊内的空气,空气由于受热膨胀跑出一部分,所以空气密度变小,质量和重力变小,当气球受到的浮力大于气球的重力时,热气球就上升了,故D错误。
故选C。
3.2022年11月10日,第三艘075型两栖攻击舰安徽舰亮相:075型两栖攻击舰是中国最新一代两栖作战的武器装备,具备立体登陆作战能力。如图所示,这艘攻击舰最大排水量约为,吃水深度为。下列说法正确的是( )
A.军舰航行时,受到的浮力大于军舰的总重力
B.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力不变
C.军舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大
D.因为流速越大的位置流体压强越小,所以两艘军舰可以近距离并排航行
【答案】C
【详解】A.军舰航行时,漂浮在水面上,浮力等于军舰总重力,故A错误;
B.军舰漂浮,浮力始终等于重力,直升机从军舰上飞走后,军舰总的重力减小,浮力也会减小,故B错误;
C.军舰吃水深度越深,舰底到水面深度越深,液体压强随深度增大而增大,则舰底受到水的压强也越大,故C正确;
D.因为流体流速越大的位置压强越小,两艘军舰近距离并排航行,中间流速大压强小,会使两船相撞,故D错误。
故选C。
4.如图为我国自主研发的、位于世界领先水平的多功能大型中远程海洋监察船,该船满载时的排水量为10000t,则满载静止在海面上时所受到的浮力为 N。当该船从黄浦江驶向东海海域时,其所受浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”),相对于液面,船身将 (选填“上浮”或“下沉”)一些。(g取10N/kg)
【答案】 1×108 不变 上浮
【详解】[1]满载静止在海面上时所受到的浮力为
F浮=G排=m排g=10000×103kg×10N/kg=1×108N
[2][3]船从黄浦江驶向东海海域的过程中始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,由船的重力不变可知,船受到的浮力不变,因为
ρ海水>ρ江水
由F浮=ρ液gV排可知,排开海水的体积比排开江水的体积小,所以,船要上浮一些。
5.福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,排水量为8万吨,满载时的浮力为 牛,排开液体的体积为 米3。当舰载机起飞后,航空母舰的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 变小
【详解】[1]“福建舰”的满载排水量为8×104t,即排开水的质量为
m排=8×104t×103kg= 8×107kg
“福建舰”满载时航行在大海中,其受到的浮力
F浮=G排=m排g=8×107kg×10Nkg= 8×108N
[2]由可知,排开液体的体积为
[3]“福建舰”在海面上航行时始终处于漂浮状态,则F浮=G。舰载机起飞后,“福建舰”的总重力减小,则“福建舰”受到的浮力将变小。
6.物理知识在生活中有广泛的应用。光滑墙壁上的吸盘式挂钩是在 作用下被压在墙壁上;液体密度计是利用二力平衡条件和 原理来测量液体密度大小的;图1所示扫地机器人是通过电机转动使内部气压 ,利用内外气压差,将垃圾压入吸尘器;图2所示的大型邮轮从内河驶向大海时,所受浮力将 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 大气压 阿基米德 变小 不变
【详解】[1]用力将吸盘压在光滑墙壁上,排出里面的空气,由于吸盘内的空气减少,内部气压小于外界大气压,外界大气压将吸盘紧压在墙壁上。
[2]密度计的设计利用了二力平衡知识和阿基米德原理,密度计在液体中漂浮时F浮=G物,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,密度计排开液体的体积就越小,据此来判断液体密度大小。
[3]扫地机器人中的电动机转动,会使内部空气流速变大,导致内部气压减小,使内部气压小于外部气压,利用内外气压差,可以将垃圾吸入吸尘器内。
[4]邮轮的重力不变,从内河驶入大海时,轮船仍然漂浮,所受浮力等于自身重力,所以浮力不变。
7.许多轮船都有排水量的标记,“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t,此时舰船的重力是 N,所受的浮力是 N.当舰船从海洋驶入长江时,浮力 (选填“增大”,“不变”或“减小”),船身会 (选填“上浮”、“下沉”或“不变”)一些。
【答案】 不变 下沉
【详解】[1]“青岛号”导弹驱逐舰所受的浮力为
[2]“青岛号”导弹驱逐舰漂浮在海面上,舰船的重力等于舰船受到的浮力,所以此时舰船的重力为
[3][4]因为驱逐舰在海洋、长江上都处于漂浮状态,自重不变,所以驱逐舰在海上和在长江上受到的浮力都等于自重,大小不变。又因为,由可知,排开江水的体积比排开海水的体积大,则船身会要下沉一些。
8.物块浸没在液体中,受到液体对它向上、向下的压力分别为15牛、5牛,其受到浮力的大小为 牛;物块所受浮力与重力的合力大小为12牛,它所受重力的大小为 牛。重力为10牛的水对漂浮的物体所产生的浮力大小 10牛(选填“一定小于”、“一定等于”或“可能大于”)。根据图中轮船上的“吃水线”排列情况,可以判断:印度洋海水密度 北大西洋海水密度(选填“大于”、“等于”或“小于”),同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,它所受浮力 (选填“变大”、“不变”或“变小”),船体将 (选填“上浮”或“下沉”)。
【答案】 10 22 可能大于 小于 不变 上浮
【详解】[1]由浮力产生的原因可知,物体受到浮力
F浮=F向上-F向下=15N-5N=10N
[2]物块浸没在液体中,说明重力大于或等于浮力,且浮力和重力的方向相反,因物块所受浮力与重力的合力大小为12N,则有
G-F浮=12N
所以物块的重力
G=12N+F浮=12N+10N=22N
[3]由阿基米德原理可知,物体所受的浮力的大小取决于液体的密度和物体排开液体的体积,与液体的多少无关,重力为10牛的水对漂浮的物体所产生的浮力大小可能小于10N,可能等于10N,可能大于10N。
[4]轮船漂浮,轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力,重力不变,浮力不变,由图知北大西洋载重线低,印度洋载重线高,在印度洋轮船排开海水的体积较大,根据F浮=ρ液gV排可知,印度洋海水密度小于北大西洋海水的密度。
[5][6]同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,浮力不变,北大西洋载重线低,排开海水的体积变小,船体将上浮。
9.物理知识在生活中有广泛应用。轮船从海中驶入江中时,船身会 一些,轮船所受浮力 。
【答案】 下沉 不变
【详解】[1][2]因轮船始终处于漂浮状态,故轮船从海中驶入江中时浮力是不变的;由于江水的密度小于海水的密度,根据可知,轮船从海中驶入江中时浮力不变,液体密度变小,船身排开液体的体积要增大,故船身要下沉一些。
10.一艘远洋轮船由内河驶入大海后,船受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),船相对于水面将会 (选填“上浮”或“下沉”)一些。给这船装上一些货物后,发现船下沉了一些,则它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 不变 上浮 变大
【详解】[1]一艘远洋轮船由内河驶入大海后,仍然处于漂浮状态,浮力大小等于重力大小,重力大小不变,浮力大小不变。
[2]由内河驶入大海后,液体的密度变大,排开液体的密度变大,根据阿基米德原理,浮力不变,排开液体的密度变大,排开液体的体积变小,则船相对于水面将会上浮。
[3]给这船装上一些货物后,船身下沉,说明排开液体的体积变大,根据阿基米德原理分析船受到浮力的变大。
11.潜水艇是靠改变 来实现上浮和下沉的;轮船是利用增大 的方法增大了可以利用的浮力;世界上最大的矿沙船的排水量为40万吨,它在海水中满载航行时,船及所装货物的总重为 N。(g取10N/kg)
【答案】 自身重力 排开水的体积 4×109
【详解】[1]潜水艇潜入水中时,排开水的体积不变,受到的浮力不变;根据物体的浮沉条件可知,潜水艇两侧有水箱,靠改变自身重力来实现上浮和下沉。
[2]根据阿基米德原理可知,轮船是采用空心法来增大排开水的体积,从而增大可以利用的浮力。
[3]轮船的排水量等于满载时轮船的质量,满载时船及所装的货物的总重力为
12.2024年5月1日上午,中国海军福建舰航母出海开展首次航行试验,可谓万众瞩目之至。已知航母满载排水量约8×104吨,则航母满载时受到的浮力是 N。当福建舰从海上驶回长江港口,受到的浮力 (选填“不变”、“变大”或“变小”),航母要 (选填“下沉”或“上浮”)一些。
【答案】 8×108 不变 下沉
【详解】[1]“福建舰”的排水量约8万吨,该舰满载时受到的浮力等于排开水的重力
F浮=G排=m排g=8×104×103kg×10N/kg=8×108N
[2]因为“福建舰”始终处于漂浮状态时,浮力等于自身的重力,浮力保持不变。
[3]由于海水密度大于长江水的密度,由F浮=ρ液gV排可得,液体密度变小,故航母要下沉一些。
13.山东舰是我国独立自主建造的第一艘航母,标志着我国海军综合实力的巨大提升。
(1)其满载排水量可以达到,最大浮力可达 N;当航母以最高航速匀速航行时受到的阻力是,不计能量转化损失,航母牵引系统的功率可达 W;在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,则当航母以的速度匀速航行时受到的阻力为 N;
(2)舰载机是航母战斗力的核心。舰载机在航母甲板上起飞的过程中其机械能 (选填“增大”“不变”或“减小”);舰载机采用较为稳定的滑跃起飞模式,为了提升舰载机起飞的升力,甲板的末端需要设计成 (选填“水平”“向上倾斜”或“向下倾斜”)的结构;若歼15飞机的空机质量是,最大起飞质量,翼载是(翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值),则机翼面积为 ;
(3)舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩,钩住甲板上的拦阻索,达到强行减速的目的,舰钩对拦阻索的拉力 (选填“小于”“等于”或“大于”)拦阻索对舰钩的拉力;在航母上的飞机拦阻索建造时,要让拦阻索材料能够承受的最大撞击压强为,已知该材料的强度比是0.8(强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值),那么使用的材料面积能承受的最大拉力为 N。
【答案】(1) 6.5×108 1.35×107 4×105
(2) 增大 向上倾斜 65
(3) 等于 5×104
【详解】(1)[1]航母受到的最大浮力
F浮=G排=m排g=6.5×104×1000kg×10N/kg=6.5×108N
[2]航母匀速航行时,受到的阻力与牵引力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,航母的此时的牵引力
F=f=9×105N
不计能量转化损失,航母牵引系统的功率
[3]当航母以最高航速15m/s匀速航行时受到的阻力是9×105N,在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,所以
9×105N=k×(15m/s)2
k=4000N/(m2/s2)
则当航母以10m/s的速度匀速航行时受到的阻力
f′=k×(10m/s)2=4000N/(m2/s2)×(10m/s)2=4×105N
(2)[1]舰载机在航母甲板上起飞的过程中,航母的质量不变,速度增大,动能增大,高度增大,重力势能增大,所以其机械能增大。
[2]舰载机采用较为稳定的滑跃起飞模式,为了提升舰载机起飞的升力,甲板的末端需要设计成向上倾斜的结构,这样上方流速快,压强小,下方流速慢,压强大,产生向上的升力。
[3]翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值,机翼面积为
(3)[1]舰钩对拦阻索的拉力与拦阻索对舰钩的拉力是一对相互作用力,根据相互作用力的特点可知,它们大小相等,方向相反。
[2]1cm2面积上能够承受的飞机着舰时最大撞击压力为
F最大=pS=4×108Pa×1×10-4m2=4×104N
因为强度比是0.8,强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值,使用的材料1cm2面积能承受的最大拉力为
14.如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在 (填“江水”或“海水”)中停泊。轮船的排水量为,在海水中满载时受到的浮力是 N。往轮船上装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力 (选填“增大”“减小”“不变”)
【答案】 海水 6×107 增大
【详解】[1]轮船在海水或江水中,都处于漂浮状态,受到的浮力的大小等于轮船的受到的总重力,由于总重力G不变,即轮船受到的浮力F浮不变,因ρ海水>ρ江水,由F浮=ρ液gV排可知
V排海水<V排江水
因此图中B位置时,表示轮船在海水中。
[2]轮船满载漂浮时,受到的浮力
F浮=G排=m排g=6000×103kg×10N/kg=6×107N
[3]往轮船上装上货物后,发现船身下沉了一些,排开液体的体积变大,由F浮=ρ液gV排可知它受到的浮力增大。
15.如图所示是漂浮在水中的一块泡沫混凝土,它是一种新型的建筑材料,其突出特点是在混凝土内形成封闭的小气孔,使混凝土具有良好的保温、隔热、隔声、防火、抗电磁波等特点。请回答:
(1)如果你是一名建筑师,你会用泡沫混凝土来做什么?(写出一种即可)
(2)分析说明泡沫混凝土能漂浮在水面的原因。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】(1)因为泡沫混凝土具有良好的保温性能,可用来作为楼房的外墙,起保温作用。
(2)泡沫混凝土内形成封闭的小气孔,相当于中空,与船的漂浮原理相似,相当于在重力一定时,通过增大排开水的体积来增大浮力,从而能漂浮在水面。
16.一艘轮船从东海匀速驶入长江,(假设轮船总质量不变) 已知东海海水的密度大于长江江水的密度,轮船在东海中的排开海水的体积为 Va1, 在长江中的排开江水的体积为 Va2。请分析并判断 Va1与Va2大小的关系。
【答案】见解析
【详解】轮船从东海驶入长江,都处于漂浮状态,所受的浮力都等于重力,由于海水的密度大于江水的密度,根据F浮=ρgV排可知在浮力相等时,液体密度大排开液体的体积小,所以
Va1<Va2
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