Question

2．某新建的广场喷泉引起了同学们的好奇：喷水时，“泉水”中央有一颗硕大的石球不停地翻滚．这是怎么回事？同学们有种种猜测．小玲联想所学知识，意识到这个问题可能跟“流体压强与流速的关系”等方面的知识有关，她与同学们反复讨论，设计了一个模拟实验并获得了成功．
实验器材：圆珠笔杆、乒乓球、软管、自来水等．
实验步骤：取圆珠笔杆作为喷管，通过软管接于自来水龙头上；打开龙头，自来水从笔杆尖端竖直向上喷出水束．将乒乓球放到水束上方，观察乒乓球的情况．观察结果：多次实验表明，乒乓球能稳定在水束上方旋转．
分析讨论：
（1）球能稳定在水束上方某一位置，是因为它在竖直方向受到平衡力作用的缘故；球在水束上方旋转，是由于水对球左右两侧向上的推力不相等所造成的，从图（b）中球的旋转情况看，此时水束对球左侧向上的推力大于右侧（选填“大于”或“小于”）；根据你的思考，在多次实验中，每次乒乓球旋转的方向不一定相同（选填“一定相同”“一定不同”或“不一定相同”）．
（2）如图（b），水束略偏左，球为什么没有向右远离而下落呢？这是因为，左侧水的流速大于右侧水的流速，导致左侧水的压强小于右侧水的压强（选填“大于”“等于”或“小于”）使球在水平方向能维持平衡．

Answer 1

分析 （1）乒乓球能稳定在水束上方某一位置，说明乒乓球处于静止状态；乒乓球偏转方向和两侧受力的大小有关，总是偏向受力小的那一端；
（2）水流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，压强差会产生一个向左压力差，使乒乓球不会被水束推走．

解答 解：（1）①乒乓球在水束上方稳定，说明竖直方向上的重力和支持力是一对平衡力，在平衡力的作用下乒乓球处于静止状态；
②从图可以看出，乒乓球向右侧偏，是因为水束对球左侧的推力大于右侧的推力；
③每次小球左右两侧受到水的推力大小都不相同，乒乓球旋转的方向不一定相同；
（2）水平方向上，乒乓球受到水束推力和乒乓球自身旋转空气产生的推力两个力的作用；乒乓球左侧水的流速大压强小，右侧水的流速小压强大，产生一个向左的压力差，抵制水束向右的推力，所以小球没有向右远离水流下落．
故答案为：（1）平衡力；大于；不一定相同；（2）小于

点评 对于液体和气体来讲，流速大的地方压强小，飞机的机翼、乒乓球中的“弧圈球”、足球中“香蕉球”都是这个道理．