题目内容

【题目】如图甲所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,发现有几次硬币起飞.

1)小明思考产生这一现象的原因:通过硬币上部空气流速大,压强________;由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力.硬币起飞的条件是什么呢?________

2)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为1/2ρv2+p=C 式中C是常量,ρ表示空气密度.本研究需要知道硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S

小明同学用如图乙所示的方法测定硬币上(或下)表面面积.测得硬币的直径D=________cm

先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量.(1)(2)两次实验中用了同一种方法测物理量,这样做的目的是________

请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式________(用ρSm表示).

【答案】 当向上的升力大于硬币的重力时硬币会起飞 1.85 测多算少,减小实验误差 V=

【解析】

对着硬币上方吹气时,使硬币上方的空气流速变大,压强变小;而硬币下面没有气流通过,因此产生一个向上的压力差,硬币获得一个向上的升力,当向上的升力大于硬币的重力时硬币会起飞;

(2)由图知,刻度尺的分度值是1mm,左端硬币的中心与刻度尺的零刻度线对齐,

最右端的硬币中心所对应的刻度是7.40cm,则硬币的直径D==1.85cm

(3)先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量,这样做的目的是:测多算少,减小实验误差;

(4)刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用,即F=G=mg.

此时硬币上方的压强为:P=Cρv2

硬币下方的压强为:P=C(空气流速为0)

那么硬币上下方的压强差为:PP=P=ρv2

因为F=pS

所以ρv2S=mg

则刚好将硬币吹起时吹气速度V=

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