(2007?蘇州二模)在學(xué)到自由落體這一部分內(nèi)容后,有同學(xué)計(jì)算,若有雨滴從距地面2.5km高空自由落下,到達(dá)地面時(shí)速度將達(dá)到700m/s.這雨滴無異于一發(fā)高速運(yùn)動(dòng)的子彈.事實(shí)上誰也未見過如此高速的雨滴,這引發(fā)了一些同學(xué)的思考:雨滴在下落時(shí)肯定受到了空氣阻力的作用.哪它究竟是如何運(yùn)動(dòng)的呢?有一組同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),用膠木球在水中的自由下落來模擬雨滴在空氣中的下落過程.實(shí)驗(yàn)中,膠木球從某一高度豎直落下,用閃光照相方法拍攝了小球在不同時(shí)刻的位置,如圖所示.
①請(qǐng)你根據(jù)此閃光照片定性描述出小球的運(yùn)動(dòng)情形:
小球先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)
小球先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)
;
②對(duì)于小球下落時(shí)所受的阻力,我們可以作最簡單的猜想:阻力(F)與小球速度(V)
成正比(或平方成正比)
成正比(或平方成正比)
,即F=k
V或V2
V或V2
(k為某一常數(shù)).閃光照相機(jī)的閃光頻率為f,圖中刻度尺的最小分度為s0,小球的質(zhì)量為m.若猜想成立,則由此閃光照片及上述已知條件可求得膠木球在水中下落時(shí)的阻力常數(shù)k=
mg
5s0f
mg
(5s0f)2
mg
5s0f
mg
(5s0f)2
分析:(1)閃光照片曝光時(shí)間相等,從圖中可以看出相等時(shí)間內(nèi)位移的變化情況,從而判斷小球運(yùn)動(dòng)情況;
(2)由圖可知,剛開始速度小時(shí),重力大于阻力,后來做勻速運(yùn)動(dòng),阻力等于重力,說明阻力隨速度增大變大了,最簡單的猜想應(yīng)該是與速度成正比,或者與速度的平方成正比,根據(jù)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),重力等于阻力列式即可求解k.
解答:解:①閃光照片曝光時(shí)間相等,由圖可以看出,相等時(shí)間內(nèi),小球的位移先逐漸增大,后不變,說明小球先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng);    
②由圖可知,剛開始速度小時(shí),重力大于阻力,后來做勻速運(yùn)動(dòng),阻力等于重力,說明阻力隨速度增大變大了,最簡單的猜想應(yīng)該是與速度成正比,或者與速度的平方成正比,即F=kV或F=V2,由圖可知小球運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的速度V=
x
t
=
5s0
T
=5s0f
,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),受力平衡,則有:mg=kV或mg=V2 
解得:k=
mg
5s0f
或者k=
mg
(5s0f)2

故答案為:①小球先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng);    
②成正比(或平方成正比)  V或V2    
mg
5s0f
mg
(5s0f)2
點(diǎn)評(píng):本題主要考查了同學(xué)們讀圖分析的能力,能根據(jù)相等時(shí)間內(nèi)的位移情況判斷運(yùn)動(dòng)情況,知道勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體受力平衡,難道適中.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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