Question

8．在研究運動的合成與分解的實驗中，使用了甲圖所示的儀器，AB為豎直放置的玻璃管，其內部盛滿清水，內有一個紅蠟塊能在水中以0.3m/s的速度勻速上浮．當蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時，使玻璃管水平勻速向右運動，測得紅蠟塊實際運動的方向與水平方向的夾角為30°，則：
（1）根據題意可知玻璃管水平方向的移動速度為0.4m/s．
（2）若玻璃管的長度為0.6m，則當紅蠟塊從玻璃管底端上浮到頂端的過程中，玻璃管水平運動的距離為0.8m．

（3）如圖乙所示，若蠟塊在A點勻速上浮的同時，使玻璃管水平向右作勻減速直線運動，則紅蠟塊實際運動的軌跡是圖中的C
A．直線P   B．曲線Q   C．曲線R   D．無法確定．

Answer 1

分析 兩個勻速直線運動的合運動為直線運動，根據平行四邊形定則求出玻璃管在水平方向的移動速度．抓住分運動與合運動具有等時性，求出玻璃管在水平運動的距離．

解答 解：（1）根據平行四邊形定則，有：
tan37°=$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$．
則有：
v₂=$\frac{{v}_{1}}{tan37°}$=$\frac{0.3}{\frac{3}{4}}$=0.4 m/s．
（2）在豎直方向上運動的時間為：
t=$\frac{L}{{v}_{1}}$=$\frac{0.6}{0.3}$ s=2s．
則玻璃管在水平方向上運動的距離為：
x=v₂t=0.4×2=0.8m．
 （3）根據運動的合成與分解，運動的軌跡偏向合外力的方向，
蠟塊在A點勻速上浮的同時，使玻璃管水平向右作勻減速直線運動，因此蠟塊產生加速度水平向左，
則有：圖中的R，故C正確，ABD錯誤．
故答案為：（1）0.4；（2）0.8；（3）C．

點評 解決本題的關鍵知道運動的合成與分解遵循平行四邊形定則，知道分運動與合運動具有等時性．