水流星中的水真的會(huì)流出嗎

1、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，水流星的問題無疑是圓周運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)經(jīng)典的模型。在水流星過最高點(diǎn)時(shí)的條件也是學(xué)生解決此類問題的難點(diǎn)，但是最近發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生教輔用書上都出現(xiàn)了水流星過最高點(diǎn)水能否流出的問題。本人認(rèn)為此處出現(xiàn)了一點(diǎn)與實(shí)際相違背的問題。 題目：雜技演員表演“水流星”：在長為l=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，則下列說法中正確是（ ） a.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，有水從容器中流出 b.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力和容器底受到

2、的壓力均為0 c.“水流星”通過最高點(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=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中也都提到了水流星在最高點(diǎn)時(shí)的速度等于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。 我們不妨來仔細(xì)分析一下，當(dāng)水流星在最高點(diǎn)的速度小于時(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)偏離原來的圓形軌道做近心運(yùn)動(dòng)。而我們是否想過，此時(shí)裝水的桶所受的重

3、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，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，而接下來的運(yùn)動(dòng)中，水和桶又都只受到重力的作用，試問，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)常遇到的問題，裝滿水的瓶子，把瓶蓋打開，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 時(shí)，水和桶一起離開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？ 就此問題，在課堂上和課下也多次通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證水到底會(huì)不會(huì)因?yàn)樵谧罡唿c(diǎn)的速度小于而流出，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，此類問題我看改成“當(dāng)水流星在最高點(diǎn)的速度小于，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)的速度小于也就意味著表演的失敗，而不能說水會(huì)流出。 參考文獻(xiàn)： 何玉林.水流星常