Question

18．取一塊橡皮，用一根細(xì)線拴住，把線的另一端用圖釘固定在豎直放置的圖板上．按如圖所示的方法，用鉛筆靠著線的一側(cè)，沿直尺向右勻速移動，觀察研究橡皮的運(yùn)動情況．
（1）當(dāng)鉛筆沿直尺向右勻速移動時，橡皮在水平和豎直方向上各做什么運(yùn)動？
（2）為了證明橡皮在豎直方向上分運(yùn)動的性質(zhì)，需要測量那些物理量（用字母表示），并用所測量的物理量表示水平和豎直方向的速度υ_x和υ_y．
（3）橡皮實(shí)際做什么運(yùn)動？寫出橡皮合速度υ的表達(dá)式（用測量的物理量表示）．

Answer 1

分析 由于鉛筆的作用，橡皮同時做水平向右的分運(yùn)動和豎直向上的分運(yùn)動，由運(yùn)動的合成可知合速度的情況．

解答 解：（1）橡皮參與了水平向右和豎直向上的分運(yùn)動，如圖所示，兩個方向的分運(yùn)動都是勻速直線運(yùn)動，

（2）因沿直尺向右勻速移動，且可讀出移動的位移x，
再使用直尺測量出橡皮實(shí)驗(yàn)運(yùn)動的位移s，及豎直方向的位移y，
根據(jù)三角知識，它們的位移是否滿足s=$\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}$；
若符合條件，則說明合運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，因此豎直方向是做勻速直線運(yùn)動；
由運(yùn)動學(xué)公式，則有：υ_x=$\frac{x}{t}$，υ_y=$\frac{y}{t}$，t是橡皮運(yùn)動的時間；
（3）橡皮實(shí)際做勻速直線運(yùn)動，橡皮合速度υ=$\sqrt{（\frac{x}{t}）^{2}+（\frac{y}{t}）^{2}}$；
答：（1）當(dāng)鉛筆沿直尺向右勻速移動時，橡皮在水平和豎直方向上各做勻速直線運(yùn)動；
（2）需要測量測量出橡皮實(shí)驗(yàn)運(yùn)動的位移s，及豎直方向的位移y，與運(yùn)動的時間t，那么υ_x=$\frac{x}{t}$，υ_y=$\frac{y}{t}$．
（3）橡皮實(shí)際做勻速直線運(yùn)動，寫出橡皮合速度υ=$\sqrt{（\frac{x}{t}）^{2}+（\frac{y}{t}）^{2}}$．

點(diǎn)評 本題注意鉛筆對線的運(yùn)動，導(dǎo)致鉛筆同時參與了兩個運(yùn)動，一個是向右的水平勻速運(yùn)動，一個是向上的勻速運(yùn)動，并掌握運(yùn)動學(xué)公式的應(yīng)用．