Question

6．為研究鋼球在液體中運動時所受阻力的大小，某物理興趣小組設計了如下探究實驗：讓鋼球從距液面上方H處豎直落下進入液體中運動，用閃光照相機方法拍攝鋼球在液體中不同時刻位置，如圖所示，已知鋼球在液體中運動時所受阻力F=kv，閃光照相機的閃光頻率為f，圖中刻度尺的最小分度為S，鋼球的質量為m．忽略液體的浮動影響，重力加速度為g．
（1）試定性描述進入液體后鋼球的運動：先減速，最后勻速運動．
（2）由閃光照片及上述已知條件可求得阻力常數(shù)k的表達式為k=$\frac{mg}{2sf}$．
（3）試在圖中定性地畫出小球進入液體后的v-t圖象．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)頻閃照片可明確物體的運動情況；
（2）根據(jù)勻速過程由共點力的平衡條件可求得比例系數(shù)k；
（3）根據(jù)運動性質可定性分析變化的圖象情況．

解答 解：（1）根據(jù)頻閃照片可知，物體應先減速再勻速運動；
（2）由題中閃光照片示意圖可知：鋼球在液體中從某一高度下落最終可達勻速運動，
由平衡條件可得：
mg=F=kv
從閃光照片中知，鋼球勻速運動速度：
v=$\frac{2s}{T}$=2sf
聯(lián)立可得：
k=$\frac{mg}{2sf}$
（3）根據(jù)頻閃照片可知，物體進入水后先減速然后再勻速運動，故圖象如圖所示；

故答案為：（1）物體先減速，最后勻速運動；（2）$\frac{mg}{2sf}$；（3）如圖所示．

點評 解答此題的關鍵是分析閃光照片后段鋼球受力平衡，并知道周期是頻率的倒數(shù)即可解決．