Question

物理學是很實用的一門學科，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多運用．請你用所學的物理知識幫助農(nóng)民估測出農(nóng)用水泵的流量（在單位時間內(nèi)通過流管橫截面的流體的體積稱為流量）．已知水泵的出水管是水平的，且出水管外徑在10cm左右．提供的實驗器材有：一把鋼卷尺、游標卡尺、螺旋測微器、一長直細木棒和一重錘線．
（1）寫出測量的主要步驟和需要測量的物理量
A．用

游標卡尺

測出水管的

內(nèi)徑D

；
B．用重錘線和鋼卷尺測出水管中心離地面的高度y；
C．用木棒從出水口正下方伸到

水落地點的中心

，在木棒上做上記號，用鋼卷尺測出出水的

水平位移x

．
（2）用測得的物理量和有關常量，寫出計算水泵流量的表達式為：Q

=

1

4

πD2x

g 2y

．

Answer 1

分析：要計算水流的橫截面積，所以要測量水管的內(nèi)徑，水從水泵中噴出之后做的是平拋運動，根據(jù)平拋運動求出初速度的大小，根據(jù)豎直方向求出時間，然后可以求得流量的大小．

解答：解：A、要計算水流的橫截面積，所以要測量水管的內(nèi)徑，即用游標卡尺測量水管的內(nèi)徑D；
B、設由水管距離地面的高度y可以知道水流噴射的時間，
y=

1

2

gt2
解得：t=

2y g

設水在水平方向的位移為x，
水的初速度為v=

x

t

=

x

2y g

水流的橫截面積為S=πr²=π(

D

2

)2
所以流量的表達式Q=Sv=

1

4

πD2x

g 2y

所以需要測量的量是水柱的水平位移x（即出水口正下方到水落地點的中心的距離）和水柱的豎直位移y，
故答案為：（1）A． 游標卡尺；內(nèi)徑D； C． 水落地點的中心；水平射程x；
（2）

1

4

πD2x

g 2y

點評：噴出的水做平拋運動，根據(jù)平拋運動的規(guī)律計算流量即可．