小球編號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
小球質(zhì)量(g) | 2 | 5 | 45 | 40 | 40 |
小球半徑(cm) | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 2 | 4 |
小球收尾(m/s) | 16 | 40 | 40 | 20 |
分析 (1)當(dāng)編號為1和2的小球進(jìn)行對比時,發(fā)現(xiàn)兩者半徑相同,質(zhì)量不同,收尾速度也不同.分析其中規(guī)律.
(2)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時,所受的力就是平衡力.平衡力的特點(diǎn)之一是兩個力大小相等.
(3)根據(jù)題意,下落一段距離后將以某一速度作勻速運(yùn)動,通常把這個速度稱為收尾速度,此時重力與阻力二力平衡,大小相等,其質(zhì)量之比等于空氣阻力之比;影響動能的因素是質(zhì)量和速度;
(4)本題的最后一問需要利用控制變量法,只改變小球的半徑,分析收尾速度.
解答 解:(1)從表格數(shù)據(jù)中可得:小球1和小球2半徑相同,質(zhì)量大的收尾速度也大.
(2)因?yàn)?號小球在接近地面時作勻速運(yùn)動,所受空氣阻力也會隨速度的增大而增大,所以最大速度為20m/s.
小球重力G=mg=0.04kg×10N/kg=0.4N
小球處于平衡狀態(tài),根據(jù)二力平衡條件,所受重力與阻力相等,都是0.4N.
(3)比較1號和3號小球可知,兩小球的半徑相同,高空勻速下落時,空氣阻力與重力是一對平衡力,$\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}$=$\frac{{G}_{1}}{{G}_{3}}$=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{3}}$=$\frac{2}{45}$;
影響動能的因素是質(zhì)量和速度,當(dāng)小球以“收尾”速度勻速下落時,質(zhì)量不變,速度不變,故其動能不變.
(4)由1、2得小球半徑相同,收尾速度$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$=$\frac{16}{40}$=$\frac{2}{5}$,$\frac{{f}_{1}}{{f}_{2}}$=$\frac{{G}_{1}}{{G}_{2}}$=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}$=$\frac{2}{5}$,由此可得:相同半徑的小球,所受空氣阻力與收尾速度成正比;
由表中數(shù)據(jù)可知,2、3兩次實(shí)驗(yàn)半徑r2:r3=1:3,收尾速度相同.小球質(zhì)量之比為m2:m3=5:45=1:9,根據(jù)G=mg,可知重力之比為G2:G3=1:9,阻力與重力二力平衡,可知阻力之比為f2:f3=1:9;說明收尾速度相同時,阻力與半徑的平方成正比,綜合以上知:阻力相同時,收尾速度與半徑的平方成反比;即$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$=$\frac{{r}_{{2}^{2}}}{{{r}_{1}}^{2}}$=$\frac{{4}^{2}}{{2}^{2}}$=$\frac{4}{1}$,已知v1=20m/s,則v2=5m/s.
故答案為:(1)大;(2)20;0.4;二力平衡; (3)2:45;不變;(4)5.
點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對二力平衡概念的掌握情況.需要利用所學(xué)知識,解釋收尾速度的概念.
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科目:初中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題
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