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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...

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.
(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. 【解析】 (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.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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