对人力汲水灌田农具戽斗的运动分析
文摘
2024-11-08 06:37
河南
![]()
近日，笔者看到一道以古代人力汲水灌田农具戽斗为背景的真实情景试题，就试着用Working Model仿了一下，发现了一些有趣的现象。元代王祯《农书》记载了一种人力汲水灌田农具戽斗。某兴趣小组对戽斗汲水工作情况进行模型化处理，设计了如图甲所示实验，探究戽斗在竖直面内的受力与运动特点。该小组在位于同一水平线上的P、Q两点，分别固定一个小滑轮，将连结沙桶的细线跨过两滑轮并悬挂质量相同的砝码，让沙桶在竖直方向沿线段PO的垂直平分线00'运动。当沙桶质量为136.0g时，沙桶从A点由静止释放，能到达最高点B，最终停在C点(A、B、C三点未画出)。分析所拍摄的沙桶运动视频，以A点为坐标原点，取竖直向上为正方向.建立直角坐标系，得到沙桶位置y随时间t的图像如图乙所示。
(1)沙桶在B点的加速度方向________(选填“竖直向上”“竖直向下”)。(2)若将沙桶上升过程中的某一段视为匀速直线运动，则此段中随着连结沙桶的两线间夹角逐渐增大，每根线对沙桶的拉力(选填“逐渐增大”“保持不变”“逐渐减小”)。(3)由图乙可知，沙桶从开始运动到最高点B，两线对沙桶做的总功为J(保留两位有效数字， g =9.8m/s^2)。按照试题中的情境，笔者搭建了一个模型，在考虑空气阻力的前提下，绘制出了戽斗的位移时间图像。![]()
仿真发现，在一般条件下，戽斗会上下波动几下才会趋于稳定；仿真发现，在起始阶段，位移时间图像应该与时间轴相切，因为初速度为零。
豫见物理
教育部双名计划张怀华高中物理工作室成果发布
