Question

18．取一块橡皮，用一根细线拴住，把线的另一端用图钉固定在竖直放置的图板上．按如图所示的方法，用铅笔靠着线的一侧，沿直尺向右匀速移动，观察研究橡皮的运动情况．
（1）当铅笔沿直尺向右匀速移动时，橡皮在水平和竖直方向上各做什么运动？
（2）为了证明橡皮在竖直方向上分运动的性质，需要测量那些物理量（用字母表示），并用所测量的物理量表示水平和竖直方向的速度υ_x和υ_y．
（3）橡皮实际做什么运动？写出橡皮合速度υ的表达式（用测量的物理量表示）．

Answer 1

分析 由于铅笔的作用，橡皮同时做水平向右的分运动和竖直向上的分运动，由运动的合成可知合速度的情况．

解答 解：（1）橡皮参与了水平向右和竖直向上的分运动，如图所示，两个方向的分运动都是匀速直线运动，

（2）因沿直尺向右匀速移动，且可读出移动的位移x，
再使用直尺测量出橡皮实验运动的位移s，及竖直方向的位移y，
根据三角知识，它们的位移是否满足s=$\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}$；
若符合条件，则说明合运动是匀速直线运动，因此竖直方向是做匀速直线运动；
由运动学公式，则有：υ_x=$\frac{x}{t}$，υ_y=$\frac{y}{t}$，t是橡皮运动的时间；
（3）橡皮实际做匀速直线运动，橡皮合速度υ=$\sqrt{（\frac{x}{t}）^{2}+（\frac{y}{t}）^{2}}$；
答：（1）当铅笔沿直尺向右匀速移动时，橡皮在水平和竖直方向上各做匀速直线运动；
（2）需要测量测量出橡皮实验运动的位移s，及竖直方向的位移y，与运动的时间t，那么υ_x=$\frac{x}{t}$，υ_y=$\frac{y}{t}$．
（3）橡皮实际做匀速直线运动，写出橡皮合速度υ=$\sqrt{（\frac{x}{t}）^{2}+（\frac{y}{t}）^{2}}$．

点评 本题注意铅笔对线的运动，导致铅笔同时参与了两个运动，一个是向右的水平匀速运动，一个是向上的匀速运动，并掌握运动学公式的应用．