Question

由于流體的粘滯性，使得在流體中運(yùn)動(dòng)的物體要受到流體阻力，在一般情況下，半徑為R的小球以速度為v運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的流體阻力的大小可用公式f=6πηRv表示（η為流體的粘滯系數(shù)，已知球的體積公式是V=4πR³/3）．
（1）小球在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，受到的阻力    ；
（2）密度為ρ、半徑為R的小球在密度為ρ、粘滯系數(shù)為η的液體中由靜止自由下落時(shí)的v-t圖象如圖所示，根據(jù)你所學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)判斷：此時(shí)的小球受到    個(gè)力的作用；
（3）根據(jù)以上分析請(qǐng)推導(dǎo)出速度v_r的數(shù)學(xué)表達(dá)式：v_r=    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)公式f=6πηRv，來(lái)分析阻力f與速度v的關(guān)系．
（2）對(duì)小球進(jìn)行受力分析，它在流體中下落受到重力、浮力和阻力的作用．
（3）由圖形分析可知，當(dāng)小球速度達(dá)到v_r時(shí)便勻速下落，處于平衡狀態(tài)，G=F_浮+f．將數(shù)據(jù)代入公式化簡(jiǎn)即可．
解答：解：（1）由公式f=6πηRv可以看出，小球所受流體的阻力f與小球的速度v成正比例關(guān)系，所以，小球速度越大，所受阻力越大．
（2）小球在流體中下落時(shí)受重力、浮力和阻力的作用．
（3）小球受到的重力：G=mg=ρVg=πR³ρg；
小球所受浮力：F_浮=ρVg=πR³ρg；
小球所受流體阻力：f=6πηRv．
由圖象可知，當(dāng)小球速度達(dá)到v_r時(shí)便勻速下落，處于平衡狀態(tài)，此時(shí)小球所受合力為零，則G=F_浮+f．
即：πR³ρg=πR³ρg+6πηRvr．
化簡(jiǎn)可得：v_r=．
故答案為：（1）越大；（2）．
點(diǎn)評(píng)：此題實(shí)際上是一道大型的計(jì)算題，并且計(jì)算公式是課本上沒(méi)有接觸到的．題目的難度較大，它考查了學(xué)生的自學(xué)能力以及對(duì)新知識(shí)的整合能力、計(jì)算能力等各方面的能力．