题目内容
从高处下落的小球,刚开始下落时小球的速度会越来越大,所受空气阻力也会随速度的增大而增大,如图是记录某一小球下落过程中,相隔同样时间小球不同位置情况的频闪摄影照片,通常把小球在图中B点时的速度称为下落过程中的收尾速度.(1)从图中可以看出该小球在BC段做什么运动?简要说明理由.
(2)研究发现,相同环境条件下,空气对不同材质的球形物体的阻力大小与球的半径和速度都有关系,下表为某次研究的实验数据.g取10N/kg.
| 小球编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 小球质量m (×10-2 kg) | 2 | 5 | 45 | 40 |
| 小球半径r(×10-3m) | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 2 |
| 小球的收尾速度v(m/s) | 16 | 40 | 40 | 20 |
②选取表格中的数据,试用文字表述出小球所受的空气阻力f与球的半径r之间的关系.
【答案】分析:(1)首先知道频闪时间间隔是相同的,通过图片判断相同时间内通过的距离便可得出速度是否变化.
(2)①小球达到收尾速度时,做匀速直线运动,处于平衡状态,小球受到的空气阻力等于小球的重力,求出小球受到的阻力,然后求出它们的比值.根据比值关系得出阻力和速度的关系式.
②表述出小球所受的空气阻力f与球的半径r之间的关系,需要使小球的收尾速度相同,小球的半径不同,根据表格中数据得出小球阻力与半径r的关系.
解答:解:(1)由题意知,照片上每两点间的时间相同,由图示小球的频闪照片可看出,BC段两点间距保持不变,即小球在相等时间内的路程相等,则小球做匀速直线运动.
(2)①由表中实验数据可知,编号为1、2两个小球所受空气阻力之比
=
=
=
=
=
,
两小球的收尾速度之比
=
=
,由此可见
=
,即在小球的半径不变时,空气阻力f与球的收尾速度V成正比.
设f=k?v,将小球1的数据代入公式,k=
=
=
=
=
所以空气阻力f与球的收尾速度υ的关系式是f=
②由表中实验数据可知,编号为2、3的小球收尾速度相同而小球半径不同,分析编号为2、3的实验数据可以得出:半径增大3倍.阻力增大9倍,说明在小球速度相同的情况下,阻力与球半径的平方成正比.
故答案为:(1)BC段两点间距保持不变,即小球在相等时间内的路程相等,小球做匀速直线运动.
(2)①f与υ的关系式是f=
;②阻力f与半径的平方成正比.
点评:本题考查了判断小球的运动性质、实验数据分析等问题,关键知道物体达到收尾速度时重力等于阻力,要学会应用控制变量法解题,还要学会分析数据.
(2)①小球达到收尾速度时,做匀速直线运动,处于平衡状态,小球受到的空气阻力等于小球的重力,求出小球受到的阻力,然后求出它们的比值.根据比值关系得出阻力和速度的关系式.
②表述出小球所受的空气阻力f与球的半径r之间的关系,需要使小球的收尾速度相同,小球的半径不同,根据表格中数据得出小球阻力与半径r的关系.
解答:解:(1)由题意知,照片上每两点间的时间相同,由图示小球的频闪照片可看出,BC段两点间距保持不变,即小球在相等时间内的路程相等,则小球做匀速直线运动.
(2)①由表中实验数据可知,编号为1、2两个小球所受空气阻力之比
两小球的收尾速度之比
设f=k?v,将小球1的数据代入公式,k=
所以空气阻力f与球的收尾速度υ的关系式是f=
②由表中实验数据可知,编号为2、3的小球收尾速度相同而小球半径不同,分析编号为2、3的实验数据可以得出:半径增大3倍.阻力增大9倍,说明在小球速度相同的情况下,阻力与球半径的平方成正比.
故答案为:(1)BC段两点间距保持不变,即小球在相等时间内的路程相等,小球做匀速直线运动.
(2)①f与υ的关系式是f=
点评:本题考查了判断小球的运动性质、实验数据分析等问题,关键知道物体达到收尾速度时重力等于阻力,要学会应用控制变量法解题,还要学会分析数据.
练习册系列答案
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(1)从图中可以看出该小球在BC段做什么运动?简要说明理由.
(2)研究发现,相同环境条件下,空气对不同材质的球形物体的阻力大小与球的半径和速度都有关系,下表为某次研究的实验数据.g取10N/kg.
| 小球编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 小球质量m (×10-2 kg) | 2 | 5 | 45 | 40 |
| 小球半径r(×10-3m) | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 2 |
| 小球的收尾速度v(m/s) | 16 | 40 | 40 | 20 |
②选取表格中的数据,试用文字表述出小球所受的空气阻力f与球的半径r之间的关系.