关键变量分析表
变量 | 可能结果 | 物理原理 |
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杯子形状 | 直筒杯→杯底;锥形杯→杯壁中段;带刻度杯→液体高度对应位置 | 几何限制与重力作用 |
液体性质 | 水→沉底;蜂蜜→悬浮;气泡水→随气泡上升后随机停靠 | 密度差与浮力定律 |
小球材质 | 金属→沉底;空心塑料→漂浮;磁性→吸附杯壁(需外部磁场) | 材料密度与磁性吸引力 |
外部干扰 | 搅拌→离心力作用下贴壁;敲击杯壁→惯性震动后随机停靠 | 动量守恒与振动传递 |
初始条件 | 投入高度高→冲击液体后反弹;缓慢放入→直接触底 | 能量转换与动能衰减 |
特殊场景示例
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透明玻璃杯+食用油+气泡水
小球可能随气泡上升至液面,因油水密度差形成短暂悬浮,最终因油的黏性缓慢下沉。 -
倾斜的马克杯+咖啡+方糖
小球可能因重力沿杯壁滑动,最终停在倾斜角度与摩擦力平衡的位置(如杯壁与水平面夹角30°处)。 -
带磁铁底座的烧杯+铁制小球
小球直接吸附于杯底磁铁位置,不受液体类型影响。
实验建议
- 对比实验:用相同小球分别投入水、酒精、甘油中,观察沉降速度差异。
- 动态记录:用手机慢动作拍摄液体晃动时小球轨迹,分析惯性与阻力的动态平衡。
(注:实验需遵守安全规范,避免高温或腐蚀性液体使用。)