当物体从高空下落时,空气阻力(不计空气的浮力)会随物体的速度增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度.研究发现,在相同环境条件下,球

发布时间:2020-08-12 13:49:54

当物体从高空下落时,空气阻力(不计空气的浮力)会随物体的速度增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度.研究发现,在相同环境条件下,球形物体的终极速度仅与球的半径和质量有关(g取10m/s2)下表是某次研究的实验数据:
小球编号ABCD小球的半径(×10-2m)0.50.51.01.5小球的质量(×10-3kg)25545小球的终极速度(m/s)16401040(1)根据表中的数据,求出C球与D球在达到终极速度时所受的空气阻力之比fC:fD
(2)根据表中的数据,归纳出球形物体所受空气阻力f与球的终极速度v及球的半径r的关系,写出表达式并求出比例系数.

网友回答

解:(1)球在达到终极速度时为平衡状态.
空气阻力f=mg???
空气阻力之比fC:fD=mC:mD=1:9??
(2)对于每个球,在达到终极速度时,阻力与质量成正比.
对于A、B球,半径相同,由A、B球数据可知,质量与终极速度成正比,从而可得,阻力与终极速度成正比.
同理由B、D两球数据分析可知阻力与半径的平方成正比;
可得???f=Kvr2?
对A、B、C、D四球都可得:k==50?NS/m3?
答:(1)C球与D球在达到终极速度时所受的空气阻力之比为1:9;
(2)球形物体所受空气阻力f与球的终极速度v及球的半径r的关系为f=Kvr2,比例系数为50 NS/m3.
解析分析:(1)匀速时重力和阻力平衡,求解重力之比即可;
(2)用控制变量法研究,即先控制半径一定,看速度与质量关系;再控制速度一定,研究质量与半径关系.

点评:本题关键是通过表格数据研究收尾速度与半径和质量的关系,要用控制变量法.
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