题目内容

6．为研究钢球在液体中运动时所受阻力的大小，某物理兴趣小组设计了如下探究实验：让钢球从距液面上方H处竖直落下进入液体中运动，用闪光照相机方法拍摄钢球在液体中不同时刻位置，如图所示，已知钢球在液体中运动时所受阻力F=kv，闪光照相机的闪光频率为f，图中刻度尺的最小分度为S，钢球的质量为m．忽略液体的浮动影响，重力加速度为g．
（1）试定性描述进入液体后钢球的运动：先减速，最后匀速运动．
（2）由闪光照片及上述已知条件可求得阻力常数k的表达式为k=$\frac{mg}{2sf}$．
（3）试在图中定性地画出小球进入液体后的v-t图象．

分析 （1）根据频闪照片可明确物体的运动情况；
（2）根据匀速过程由共点力的平衡条件可求得比例系数k；
（3）根据运动性质可定性分析变化的图象情况．

解答 解：（1）根据频闪照片可知，物体应先减速再匀速运动；
（2）由题中闪光照片示意图可知：钢球在液体中从某一高度下落最终可达匀速运动，
由平衡条件可得：
mg=F=kv
从闪光照片中知，钢球匀速运动速度：
v=$\frac{2s}{T}$=2sf
联立可得：
k=$\frac{mg}{2sf}$
（3）根据频闪照片可知，物体进入水后先减速然后再匀速运动，故图象如图所示；

故答案为：（1）物体先减速，最后匀速运动；（2）$\frac{mg}{2sf}$；（3）如图所示．

点评 解答此题的关键是分析闪光照片后段钢球受力平衡，并知道周期是频率的倒数即可解决．

练习册系列答案
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