問題詳情:
為了探究受到空氣阻力時,物體運動速度隨時間的變化規律,某同學採用了“加速度與物體質量、物體受力關係”的實驗裝置(如圖所示).實驗時,平衡小車與木板之間的摩擦力後,在小車上安裝一薄板,以增大空氣對小車運動的阻力.
(1)往砝碼盤中加入一小砝碼,在釋放小車 (選填“之前”或“之後”)接通打點計時器的電源,在紙帶上打出一系列的點
(2)從紙帶上選取若干計數點進行測量,得出各計數點的 時間 t與速度v的數據如下表:
時間t(s) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
速度(m/s) 0.12 0.19 0.23 0.26 0.28 0.29
請根據實驗數據作出小車的v﹣t圖象.
(3)請根據v﹣t圖象説明阻力的變化規律,並簡要闡述理由.
【回答】
考點:探究加速度與物體質量、物體受力的關係.
專題:實驗題;壓軸題;牛頓運動定律綜合專題.
分析:本題以探究運動物體所受空氣阻力與速度的關係實驗為背景,考查對基本實驗(探究加速度與力的關係)變通與創新能力.實驗原理是牛頓第二定律.利用題中數據可建立v﹣t圖象,由v﹣t圖象可得到不同速度時的加速度,再由牛頓第二定律可得到不同速度時的空氣阻力,這就可以直到空氣阻力與速度的關係.
解答: 解(1)由於紙帶長度有限,為了能在有限長度的紙帶上打出更多可用的點,應該先接通電源再釋放紙帶.
(2)合理選取座標刻度,儘可能使圖象“充滿”座標平面,利用題中所給數據描點連線,得到小車的v﹣t圖象如圖所示.
(3)由小車的v﹣t圖象可知,隨小車速度的增大,其加速度(圖象斜率)變小,由牛頓第二定律可知,小車所受合外力隨速度增大而減小.由於小車所受拉力大小一定,摩擦力已經平衡掉,所以合力減小必是由空氣阻力增大引起的.所以,隨着運動速度的增加,小車所受的空氣阻力將變大.
故*是:(1)之前
(2)作出的v﹣t圖象如圖所示
(3)在v﹣t圖象中,速度越大時,加速度越小,小車受到的合力越小,則小車受空氣阻力越大.
故*為:(1)之前 (2)如右圖所示.
(3)在v﹣t圖象中,速度越大時,加速度越小,小車受到的合力越小,則小車受空氣阻力越大
點評:本題以探究運動物體所受空氣阻力與速度的關係實驗為背景,考查對基本實驗(探究加速度與力的關係)變通與創新能力,所以我們要對書本上的實驗問題掌握到位.
知識點:牛頓第二定律
題型:實驗,探究題