从高空下落的物体,速度会越来越快,而所受空气阻力也会随速度的增大而增大,因此物体下落一段距离后将以某一速度作匀...
问题详情:
从高空下落的物体,速度会越来越快,而所受空气阻力也会随速度的增大而增大,因此物体下落一段距离后将以某一速度作匀速运动,通常把这个速度称为收尾速度.例如雨滴从高空下落后越来越快,但在接近地面时作匀速运动.研究发现,在相同环境条件下,空气对不同材质的球形物体的阻力与球的半径和球的速度都有关系,下表为某次研究的实验数据:
小球编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
小球质量(g) | 2 | 5 | 45 | 40 | |
小球半径(cm) | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 2 | 4 |
小球收尾速度(m/s) | 16 | 40 | 40 | 20 |
(1)如图是某段时间内的频闪照片,可判断此物体在做 运动.
(2)根据表格数据可知,4号小球在收尾速度时受到的阻力是 N.
(3)由数据规律可判断:当半径为1cm、质量为4g的小球下落时,其收尾速度是 m/s.
【回答】
【考点】控制变量法与探究*实验方案.
【分析】(1)物体做直线运动时,在相同时间内通过的距离相同,则物体做匀速直线运动;
(2)小球在收尾速度时,受到的是平衡力,则阻力等于自身的重力,据此解答;
(3)根据前面的数据,归纳得出小球的质量、半径和收尾速度之间的关系,再根据给出的数据计算收尾速度的大小.
【解答】解:(1)由图可知,当小球达到一定速度时,其在相同时间内所通过的距离相同,即小球在做匀速直线运动;
(2)因为4号小球在收尾速度时做匀速直线运动,所以阻力等于自身重力,
即f=G=mg=0.04kg×10N/kg=0.4N;
(3)比较小球2和3可归纳出:小球所受空气阻力f与球的半径r的关系是当收尾速度一定时,f与球的半径的平方成正比关系;
比较小球1和2可归纳出:小球所受空气阻力f与球的收尾速度v的关系是当球的半径一定时,f与收尾速度成正比关系;
故归纳得出f=mg=kr2v,将编号1中数据代入得:
f=mg=2×10﹣2kg×g=k×(0.5×10﹣3m)2×16,
解得:k=50000;
所以f=mg=50000r2v,
当半径为1cm、质量为10g的小球下落时,其收尾速度是:
0.01kg×10N/kg=50000×(1×10﹣2m)2×v,
解得:v=20m/s.
故*为:(1)匀速直线;(2)0.4;(3)20.
知识点:各地中考
题型:实验,探究题