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运动的水滴怎样落下

06/28

  在无风的环境下,我们观察水滴从屋檐下落时,总是看到是垂直落下(淌在正下方的滴水处),水滴经过的路径(轨迹)是垂直线。但是在有风的环境中,水滴总是呈斜抛落下,水滴经过路径(轨迹)是斜抛线。那么,运动中的水滴,如行进中的汽车顶棚的水滴(平行于地面运动)是垂直落下还是平抛落下呢?

  针对上述问题,我们设计一个简单的实验观察就可以知道其究竟。

  

  实验器材准备

  1.准备滴水瓶――取用过的矿泉水塑料瓶,瓶底穿一小孔,再塞插小段玻璃管或塑料管,装满水,松紧瓶塞,使水能从瓶中一滴滴缓慢滴小(要求间歇1~2秒,而不成股流出,注意,这是做好本实验的关键)。

  2.制作小车并安装滴水瓶――如图1,用薄木长方条做成框架,其尺寸长宽高约(50x25x40)cm,木条接头用木螺钉固定。框架下的四个轮子可用胶轮或直接用滚环轴承,要求活动自如;滴水瓶用胶绳固定在小车框架左上边中间木条上。

  3.(1)纸条2张:约长lOOx30cm;

  (2)小车底板:用三层胶合板或硬纸板做成,尺寸以恰好平放在小车底框上裁取,

  (3)刻度直尺。

  

  

  实验操作

  1.在光滑的地面上铺上纸条,以地面为参照物。

  (1)保持小车静止不动,调整好滴水瓶水滴让水滴滴下。注意观察水滴落下经过途径及落在纸条上的位置O(图2中的A’点)。

  (2)当第一水滴刚落时,轻轻地拉动小车-让它匀速运动下去,同时注意观察这个水滴以及第二、第三水滴刚落时水瓶所在位置,以及落下全过程的途径和落在纸条上的位置O1、O2、O3。

  然后用直尺在纸条上确定各水滴刚落时的垂足,再用尺量它与水滴的距离(在图2中所示的A’O1、B’O2、C’O3)。

  2.小车铺上底板平铺上纸条――以车底板为参照物。

  

  (1)保持小车不动,调整好滴水瓶,观察水滴滴下的途径及落在纸条上位置O。

  (2)在第一水滴刚下落时,轻轻拉动小车,让它匀速运动下去,注意观察这个水滴及第二、第三滴刚落时,水瓶所在位置以及各水滴落下经过的途径和在纸条上的位置(是否同在O点上?)。

  

  实验记录

  

  

  分析与结论

  

  提示:根据水滴在纸上位置,分析出水滴下路途径(轨迹)(见下说明)并作出“运动与静止的相对性”的结论。

  说明:1.以地面为参照物:从纸条看到,当小车拉动以后的第一水滴,不会再落到O点,而是落在O点的前方(图2所示的O,点),这是水滴下落时,由于惯性,在下落的同时,还有水平方向的运动(如图4所示),即因水滴在空中的运动由两个运动构成,当水滴在不同时刻的位置连接起来(即如图3所示)。可以得到,水滴在空中的运动轨迹是一条曲线,实际上是平抛曲线。

  2.以小车底板为参照物:从纸条上看到,小车运动后的水滴滴下处均在O点同一位置上,则各水滴均是垂直落下的(轨迹)、这与坐在前进的火车上,看到顶棚上水滴落下到车厢底板上的情况一样。因为这时是以火车为参照物来看“运动与静止”的。


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