图1和图2所示的装置都可以用来研究平抛运动的规律,下列说法正确的是
图1的意图相对好理解,弹开弹片后B球做自由落体运动,A球做平抛运动,装置是用来说明平抛运动在竖直方向上的运动为自由落体运动。
图2是想用水平管喷出稳定的细水柱来显示平抛运动的轨迹。细水柱是个难点,算是把细节考到家了,需要对平抛运动有深刻的认识。
平抛运动的条件:水平初速和只受重力,运动和受力两个因素的定义法。细水柱显示平抛轨迹,需要保证细水柱的喷出速度不能变化,若发生变化,则水柱不是平抛的轨迹了。
图2的焦点就变为如何保证水平细管喷水的速度保持不变。有水平细管的弯管上端肯定得处在水面之下,否则就没水可喷了。竖直细管的上端该在水面上端还是下端呢?这是一个问题。
若竖直细管的上端高于水面,这样的话,瓶内上部的气压等于大气压,水平喷水口处的水压会随着水面的高度降低而减小,这样就会导致喷口处水的速度逐渐减小。
若竖直细管的上端低于水面,细管喷水过程可看作是一个动态的平衡过程,以水为研究对象,瓶内气体压力和液体重力和等于外界大气的压力。外界大气压力是保持不变的,当瓶内水减少后,若没有气体漏入瓶内,由于瓶内气体温度可认为不变,但体积增大,所以气体压力就减小,同时,由于水面降低,水柱的压力也在降低,水就无法喷出。由于竖直管的存在,管外气体压力大于管内液体和气体的总压力,所以大气就会压入管内,达到一种动态的平衡,这样就可以保证水平管的出口速度保持不变。才能使细水柱显示出平抛的轨迹。
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