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(dòng)，觀察研究橡皮的運(yùn)動(dòng)情況．
（1）當(dāng)鉛筆沿直尺向右勻速移動(dòng)時(shí)，橡皮在水平和豎直方向上各做什么運(yùn)動(dòng)？
（2）為了證明橡皮在豎直方向上分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，需要測(cè)量那些物理量（用字母表示），并用所測(cè)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(dòng)？寫(xiě)出橡皮合速度υ的表達(dá)式（用測(cè)量的物理量表示）．

Answer 1

分析 由于鉛筆的作用，橡皮同時(shí)做水平向右的分運(yùn)動(dòng)和豎直向上的分運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)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(dòng)，如圖所示，兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，

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

點(diǎn)評(píng) 本題注意鉛筆對(duì)線的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致鉛筆同時(shí)參與了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是向右的水平勻速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是向上的勻速運(yùn)動(dòng)，并掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用．