水流星中的水真的會(huì)流出嗎

　　《水流星》，以嫻熟、高超、新穎的技巧和動(dòng)人的風(fēng)采贏得滿(mǎn)場(chǎng)的掌聲。崔鳳云創(chuàng)作了“腳盤(pán)轉(zhuǎn)”、“耍雙流星”等高難技巧。他把“流星”高拋起來(lái)，順勢(shì)一躺，用腳接住，繼續(xù)盤(pán)旋轉(zhuǎn)動(dòng)。下面是小編為大家收集的水流星中的水真的會(huì)流出嗎，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。

　　水流星中的水真的會(huì)流出嗎

　　在近期圓周運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，水流星的問(wèn)題無(wú)疑是圓周運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)經(jīng)典的模型。在水流星過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的條件也是學(xué)生解決此類(lèi)問(wèn)題的難點(diǎn)，但是最近發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生教輔用書(shū)上都出現(xiàn)了水流星過(guò)最高點(diǎn)水能否流出的問(wèn)題。本人認(rèn)為此處出現(xiàn)了一點(diǎn)與實(shí)際相違背的問(wèn)題。

　　題目：雜技演員表演“水流星”：在長(zhǎng)為L(zhǎng)=1.6m的細(xì)繩一端，系一個(gè)總質(zhì)量為m=0.5kg的盛水容器，以繩另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。若“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)的速度為v=4m/s，不計(jì)空氣阻力，g=10m/s2，則下列說(shuō)法中正確是（ ）

　　A.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，有水從容器中流出

　　B.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力和容器底受到的壓力均為0

　　C.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用

　　D.“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5N

　　分析：水流星在最高點(diǎn)的臨界速度v=/gr=4m/s，由此知道繩子的拉力為零，水流星的水便不會(huì)流出。所以C正確，A、B、D錯(cuò)。言外之意，當(dāng)水流星在最高點(diǎn)的速度小于/gr時(shí)，水流星中的水便會(huì)流出。在學(xué)生所用的眾多教輔用書(shū)中也都提到了水流星在最高點(diǎn)時(shí)的速度等于/gr是水流星中水能不能流出的臨界狀態(tài)。自然也被眾多的學(xué)生所接受。

　　我們不妨來(lái)仔細(xì)分析一下，當(dāng)水流星在最高點(diǎn)的速度小于/gr時(shí)，水所受到的重力大于水做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，從而水會(huì)偏離原來(lái)的圓形軌道做近心運(yùn)動(dòng)。而我們是否想過(guò)，此時(shí)裝水的桶所受的重力也是大于桶做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，桶不是同樣要偏離圓形軌道而做近心運(yùn)動(dòng)嗎？此時(shí)水和桶都偏離圓形的軌道。如果水和桶的軌道相同的話(huà)，水自然會(huì)安靜地待在桶里。試分析一下，偏離圓形軌道的瞬間，水和桶具有相同的初速度，而接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)中，水和桶又都只受到重力的作用，試問(wèn)，它們的軌道會(huì)不同嗎？這就相當(dāng)于我們?cè)趯W(xué)習(xí)拋體運(yùn)動(dòng)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，裝滿(mǎn)水的瓶子，把瓶蓋打開(kāi)，不管你向什么方向扔出，此時(shí)處于完全失重狀態(tài)，瓶中的水都不會(huì)流出。而水流星在最高點(diǎn)的速度小于

　　/gr時(shí)，水和桶一起離開(kāi)圓形軌道自然也是在做一個(gè)拋體運(yùn)動(dòng)，

　　水又如何能流出呢？

　　就此問(wèn)題，在課堂上和課下也多次通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證水到底會(huì)不會(huì)因?yàn)樵谧罡唿c(diǎn)的速度小于/gr而流出，多次的試驗(yàn)讓事實(shí)給了我們最好的答案，水怎樣也不會(huì)流出。因此，此類(lèi)問(wèn)題我看改成“當(dāng)水流星在最高點(diǎn)的速度小于/gr，水流星將不會(huì)沿著圓形軌

　　道運(yùn)動(dòng)”更為確切。在現(xiàn)實(shí)的表演中若在最高點(diǎn)的速度小于/gr也就意味著表演的失敗，而不能說(shuō)水會(huì)流出。

　　參考文獻(xiàn)：

　　何玉林。水流星常見(jiàn)問(wèn)題之淺見(jiàn)。中學(xué)物理教學(xué)參考，2006（02）。

　�。ㄗ髡邌挝� 浙江省桐廬縣桐廬中學(xué)）

　　拓展延續(xù)

　　為什么雜技演員表演水流星時(shí)，水不會(huì)灑出來(lái)：

　　雜技演員用一根繩子兜著兩個(gè)碗，里面倒上水，迅速地旋轉(zhuǎn) 著做各種精彩表演，即使碗底朝上，碗里的水也不會(huì)灑出來(lái)。這 里面的道理，可用圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)解釋。

　　當(dāng)碗繞著手旋轉(zhuǎn)時(shí)，碗里的水就產(chǎn)生一個(gè)離心力，使水緊壓 著碗底；同時(shí)水還有它自身向下的重力。當(dāng)碗底朝天時(shí)，離心力 和重力的方向是相反的，如果使離心力大于或等于重力，水就不會(huì)從碗里流出來(lái)。

　　離心力的大小與物體作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度有關(guān)，運(yùn)動(dòng)速度越 大，離心力越大。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)的頻率越高，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑越大，線速度 就越大。所以雜技演員在表演時(shí)，都是用較長(zhǎng)的繩子，以較高的 頻率來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果叫他用很短的繩子，慢慢地轉(zhuǎn)，演出非失敗不可。

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