(2011?陕西)某兴趣小组的同学观察到不同物体在空气中下落的快慢不同,如石子下落要比羽毛快得多.于是他们眹想到“物体在液体中下沉的快慢与哪些因素有关”,并作出以下猜想:
猜想一:物体下沉快慢与物体质量、体积、形状有关,猜想二:物体下沉快慢与液体种类有关.
他们利用天平,秒表,长玻璃圆筒、体积和形状相同的小瓶,还有细沙、水、牛奶、食用油等器材.进行探究实验,将能够下沉的物体从液面处由静止开始下沉,每次下沉深度均为0.3m.记录的部分实验效据如下表.
实验序号 液体 质量m/g 下沉时间t/s
1 20 0.53
2 25 0.40
3 30 0.30
4 牛奶 20 0.70
5 25 0.50
6 30 0.45
7 食用油 20 小瓶表面未粘油 小瓶表面粘油
0.87 1.00
8 25 0.70 0.72
9 30 0.60 0.66
(1)物体在液体中下沉的深度相同时,通过比较物体的
下沉时间
下沉时间
判断下沉的快慢.
(2)分析比较实验序号1、2、3(成4、5、6)的数据,可以得出的结论是:在其它条件相同时,
物体的质量越大
物体的质量越大
,物体下沉越快.
(3)要想探究物体下沉快慢与液体种类的关系,应选择实验序号为
3、6、9
3、6、9
的三组数据,进行分析比较.
(4)分析比较实验序号7、8、9的数据可知,物体下沉快慢还与
小瓶表面是否粘油
小瓶表面是否粘油
有关.
(5)图示为物体分别在三种液体中下沉时间与其质量的关系图象.其中.反映物体在食用油中下沉时间与质量关系的图象是
C
C
(1)让一摞整齐的纸从斜面滑下,发现纸张变得不齐了,这是由于纸张之间有摩擦造成的.同样,让液体在管道中流动,液体也可以看作是由许多片液层组成的,各片层之间也存在着
摩擦
摩擦
,产生液体内部的阻力,这就是液体的粘滞性.
(2)晓丽用长度相同的细管来研究液体的粘滞性,做了如下实验在温度相同的情况下,测得1s内通过细管的液体体积如下:
实验次数 液体种类 细管半径/mm 细管两端压强差 1s内通过细管的液体体积/mm3
1 1 P 100
2 1 P 2
3 2 P 1600
4 2 P 32
5 3 P 8100
6 1 2P 200
①可见,在相同条件下,通过细管的水的体积
大于
大于
通过细管的油的体积.这说明不同液体的粘滞性不同.
②下面是几种流体的粘滞系数衷(液体的粘滞系数用η表示):
温度/℃ 蓖麻籽油的η/Pa?s 水的η/×10-3Pa?s 空气的η/×10-6Pa?s
0 5.300 1.792 17.1
20 0.986 1.005 18.1
40 0.231 0.656 19.0
60 0.080 0.469 20.0
可见,一般情况下.液体的端滞系数随温度的升高而
减小
减小

③在晓丽用油做的实验中,若细管半径为3mm,细管两端的压强差为
1
2
P,则1s内通过细管的油的体积为
81
81
mm3
(3)由于流体的粘滞性,使得在流体中运动的物体要受到流体阻力.在一般情况下,若液体的粘滞系数为η,半径为R的小球在流体中以速度v运动时,所受的流体阻力f可用公式f=6πηRv表示.
①小球在流体中运动时,速度越大,受到的阻力
越大
越大

②密度为ρ、半径为R的小球在密度为ρ0、粘滞系数为η的液体中由静止开始下落时的v-t图象如图所示,下落一定时间后速度达到最大值vr,并保持不变.请推导出vr的数学表达式:vr=
2gR2(ρ-ρ0)
2gR2(ρ-ρ0)

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