Question

某同學(xué)在觀察紅蠟塊的運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，使玻璃管在水平方向勻速運(yùn)動時發(fā)現(xiàn)紅蠟塊的運(yùn)動軌跡是曲線。于是該同學(xué)留心觀察并記錄運(yùn)動過程中A、B、C三個位置的相關(guān)數(shù)據(jù)。如圖，A到B的距離，B到C的水平距離相等，且都為20cm，A和B位置的蠟塊的高度差為12cm，B和C位置蠟塊的高度差為28cm，已知玻璃管水平移動的速度為5cm/s,蠟塊的質(zhì)量為20g。試分析蠟塊運(yùn)動軌跡是曲線的原因。要想使蠟塊的運(yùn)動軌跡成為一條如圖虛線所示的直線，試通過計(jì)算提出整改方案。

 

Answer 1

見解析

解析:蠟塊浮力大于重力，是由水平方向上的勻速直線運(yùn)動和豎直方向上的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動，因此它的軌跡是一條曲線。                               3分

設(shè)蠟塊運(yùn)動時間為t，則

水平方向AB=BC=20cm=0.2m，水平速度v=5cm/s=0.05m/s

 ∴t=4s                                                    2分

設(shè)豎直方向加速度為ɑ，A和B的高度差為12cm， B和C的高度差為28cm則

由 得 ɑ=0.01m/s²                              2分

若豎直方向的運(yùn)動也是勻速直線運(yùn)動，蠟塊的運(yùn)動軌跡將是一條直線，即F_浮=mg

F_合=F_浮－mg=mɑ=0.02×0.01N=2×10^-4N                          2分

也就是在蠟塊上加一個質(zhì)量為2×10^-5kg的鐵釘就行（其它物體也行）3分