Question

【題目】利用圖（a）實驗可粗略測量人吹氣產生的壓強。兩端開口的細玻璃管水平放置，管內塞有潮濕小棉球，實驗者從玻璃管的一端A吹氣，棉球從另一端B飛出，測得玻璃管內部截面積S，距地面高度h，棉球質量m，開始時的靜止位置與管口B的距離x，落地點C與管口B的水平距離l。然后多次改變x，測出對應的l，畫出l2-x關系圖線，如圖（b）所示，并由此得出相應的斜率k。

（1）若不計棉球在空中運動時的空氣阻力，根據以上測得的物理量可得，棉球從B端飛出的速度v0＝________。

（2）假設實驗者吹氣能保持玻璃管內氣體壓強始終為恒定值，不計棉球與管壁的摩擦，重力加速度g，大氣壓強p0均為已知，利用圖（b）中擬合直線的斜率k可得，管內氣體壓強p＝________。

（3）考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦，則（2）中得到的p與實際壓強相比________（填偏大、偏小）。

Answer 1

【答案】（1）l（2）p0＋（3）偏小

【解析】

（1）棉球從B端飛出做平拋運動，根據平拋運動的基本公式得：

l=v0t，h=

解得：v0=l

（2）設玻璃管內氣體壓強始終為p，不計棉球與管壁的摩擦，對棉球從靜止到B點的運動過程運用動能定理得：

（p﹣p0）Sx=

（p﹣p0）Sx=

所以l2==kx

所以

解得：p=p0+

（3）考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦，設摩擦力為f，所以除了壓力做功外，摩擦力對棉球做負功，

再運用動能定理得：

（p實﹣p0）Sx﹣fx=

l2==kx

所以

解得：p實=p0+

很明顯，（2）中得到的p與實際壓強相比偏小．

故答案為：l；p0+；偏小．