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水流星中的水真的會流出嗎

時間：2022-03-24 15:16:01 物理論文我要投稿

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水流星中的水真的會流出嗎

　　《水流星》，以嫻熟、高超、新穎的技巧和動人的風采贏得滿場的掌聲。崔鳳云創作了“腳盤轉”、“耍雙流星”等高難技巧。他把“流星”高拋起來，順勢一躺，用腳接住，繼續盤旋轉動。下面是小編為大家收集的水流星中的水真的會流出嗎，僅供參考，大家一起來看看吧。

水流星中的水真的會流出嗎

　　水流星中的水真的會流出嗎

　　在近期圓周運動的教學中，水流星的問題無疑是圓周運動中的一個經典的模型。在水流星過最高點時的條件也是學生解決此類問題的難點，但是最近發現很多學生教輔用書上都出現了水流星過最高點水能否流出的問題。本人認為此處出現了一點與實際相違背的問題。

　　題目：雜技演員表演“水流星”：在長為L=1.6m的細繩一端，系一個總質量為m=0.5kg的盛水容器，以繩另一端為圓心，在豎直平面內做圓周運動。若“水流星”通過最高點的速度為v=4m/s，不計空氣阻力，g=10m/s2，則下列說法中正確是（）

　　A.“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出

　　B.“水流星”通過最高點時，繩的張力和容器底受到的壓力均為0

　　C.“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態，不受力的作用

　　D.“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5N

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

　　我們不妨來仔細分析一下，當水流星在最高點的速度小于/gr時，水所受到的重力大于水做圓周運動所需要的向心力，從而水會偏離原來的圓形軌道做近心運動。而我們是否想過，此時裝水的桶所受的重力也是大于桶做圓周運動所需要的向心力，桶不是同樣要偏離圓形軌道而做近心運動嗎？此時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，而接下來的運動中，水和桶又都只受到重力的作用，試問，它們的軌道會不同嗎？這就相當于我們在學習拋體運動中經常遇到的問題，裝滿水的瓶子，把瓶蓋打開，不管你向什么方向扔出，此時處于完全失重狀態，瓶中的水都不會流出。而水流星在最高點的速度小于

　　/gr時，水和桶一起離開圓形軌道自然也是在做一個拋體運動，

　　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驗來驗證水到底會不會因為在最高點的速度小于/gr而流出，多次的試驗讓事實給了我們最好的答案，水怎樣也不會流出。因此，此類問題我看改成“當水流星在最高點的速度小于/gr，水流星將不會沿著圓形軌

　　道運動”更為確切。在現實的表演中若在最高點的速度小于/gr也就意味著表演的失敗，而不能說水會流出。

　　參考文獻：

　　何玉林。水流星常見問題之淺見。中學物理教學參考，2006（02）。

　　（作者單位浙江省桐廬縣桐廬中學）

　　拓展延續

　　為什么雜技演員表演水流星時，水不會灑出來：

　　雜技演員用一根繩子兜著兩個碗，里面倒上水，迅速地旋轉著做各種精彩表演，即使碗底朝上，碗里的水也不會灑出來。這里面的道理，可用圓周運動來解釋。

　　當碗繞著手旋轉時，碗里的水就產生一個離心力，使水緊壓著碗底；同時水還有它自身向下的重力。當碗底朝天時，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，水就不會從碗里流出來。

　　離心力的大小與物體作圓周運動的線速度有關，運動速度越大，離心力越大。因為轉動的頻率越高，轉動半徑越大，線速度就越大。所以雜技演員在表演時，都是用較長的繩子，以較高的頻率來轉動。如果叫他用很短的繩子，慢慢地轉，演出非失敗不可。