Question

物理學(xué)是很實(shí)用的一門學(xué)科，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多運(yùn)用．請(qǐng)你用所學(xué)的物理知識(shí)幫助農(nóng)民估測(cè)出農(nóng)用水泵的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)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(shí)驗(yàn)器材有：一把鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、一長(zhǎng)直細(xì)木棒和一重錘線．
（1）寫出測(cè)量的主要步驟和需要測(cè)量的物理量
A．用

游標(biāo)卡尺

測(cè)出水管的

內(nèi)徑D

；
B．用重錘線和鋼卷尺測(cè)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(diǎn)的中心

，在木棒上做上記號(hào)，用鋼卷尺測(cè)出出水的

水平位移x

．
（2）用測(cè)得的物理量和有關(guān)常量，寫出計(jì)算水泵流量的表達(dá)式為：Q

=

1

4

πD2x

g 2y

．

Answer 1

分析：要計(jì)算水流的橫截面積，所以要測(cè)量水管的內(nèi)徑，水從水泵中噴出之后做的是平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)求出初速度的大小，根據(jù)豎直方向求出時(shí)間，然后可以求得流量的大�。�

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

1

2

gt2
解得：t=

2y g

設(shè)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(dá)式Q=Sv=

1

4

πD2x

g 2y

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

1

4

πD2x

g 2y

點(diǎn)評(píng)：噴出的水做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算流量即可．