Question

18．取一塊橡皮，用一根細線拴住，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，觀察研究橡皮的運動情況．
（1）當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動？
（2）為了證明橡皮在豎直方向上分運動的性質(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）橡皮實際做什么運動？寫出橡皮合速度υ的表達式（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動和豎直向上的分運動，由運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動，如圖所示，兩個方向的分運動都是勻速直線運動，

（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驗運動的位移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，則說明合運動是勻速直線運動，因此豎直方向是做勻速直線運動；
由運動學公式，則有：υ_x=$\frac{x}{t}$，υ_y=$\frac{y}{t}$，t是橡皮運動的時間；
（3）橡皮實際做勻速直線運動，橡皮合速度υ=$\sqrt{（\frac{x}{t}）^{2}+（\frac{y}{t}）^{2}}$；
答：（1）當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動；
（2）需要測量測量出橡皮實驗運動的位移s，及豎直方向的位移y，與運動的時間t，那么υ_x=$\frac{x}{t}$，υ_y=$\frac{y}{t}$．
（3）橡皮實際做勻速直線運動，寫出橡皮合速度υ=$\sqrt{（\frac{x}{t}）^{2}+（\frac{y}{t}）^{2}}$．

點評 本題注意鉛筆對線的運動，導致鉛筆同時參與了兩個運動，一個是向右的水平勻速運動，一個是向上的勻速運動，并掌握運動學公式的應用．