物体下落的速度与时间成正比(或“物体下落的速度随时间的增加而增大 ). 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

运动的路程与时间,并依据数据做出了相应的路程--时间图象,这是我们研究物体运动规律的重要方法之一.观察甲、乙两个物体的S-t图象,回答下列问题:

(1)观察分析甲、乙运动图象,在前5秒钟内
车运动的较快,它的速度是
3
3
m/s.
(2)观察分析甲或乙运动图象,都是过原点的倾斜直线,由这个特点可以得出初步结论是甲或乙车作
匀速直线
匀速直线
运动.
(3)除了路程--时间图象之外,另外一种研究运动的方法就是频闪摄影,一同学在“研究空气阻力和速度的关系”时,就运用了这种方法.他进行了如下实验:将1个小纸杯、4个、9个叠放在一起的相同小纸杯,由不同高度分别自由落下,当落进竖直墙壁的区域内(砖的厚度相同),用频闪摄影的方式确定小纸杯的位置,如图所示(假定叠放一起纸杯的体积跟一个纸杯的体积相同).
①从图中可以看出,甲组杯子在落到图示竖直墙壁的区域内时作什么运动?
②杯子在下落过程中受到哪些力的作用?分析乙组杯子在落到图示竖直墙壁的区域内的频闪照片,可知杯子在该区域内受到的这些力之间是什么关系?
③分析甲、乙、丙三组杯子的运动频闪照片,写出物体下落时所受空气阻力与运动速度的定量关系.
答:①
匀速直线运动
匀速直线运动

杯子在下落过程中受到重力和空气阻力;重力等于空气阻力
杯子在下落过程中受到重力和空气阻力;重力等于空气阻力

物体下落时所受空气阻力与其运动速度的平方成正比
物体下落时所受空气阻力与其运动速度的平方成正比

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一同学根据生活中的一些现象猜想:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关.他在老师的帮助下利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等先进仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度,在相同的实验条件下,该同学首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图(a)是对应的路程时间图线,则:
 t/s s/m
 0.0 0.000
 0.40.036 
 0.8 0.469
 1.2 0.957
 1.6 1.447
 2.0 x
(1)图(a)中的AB段反映了运动物体在做    运动,表中x处的值约为    m.接下来,该同学将不同数量(1只、2只、3只、4只、5只)的“小纸杯”先后叠放在一起从空中释放,并分别测出它们的速度一时间图线,如图(b)中图线1、2、3、4、5所示.
(2)观察图(b)中单个纸杯的速度一时间图线1可知,小纸杯在直线下落的开始阶段,其运动速度的变化具有    的特点,小纸杯最后做匀速直线运动,此时,它所受空气的阻力    自身重力(选填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)单个纸杯和5只叠放纸杯比较,在它们各自到达匀速运动时所受的空气阻力之比为f1:f5=    ;再结合图(b)中的图线1和图线5可知,物体运动时遇到的阻力确实随着速度的增加而增大,但不成正比例关系,理由是:   

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(2013?吴江市一模)一同学根据生活中的一些现象猜想:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关.他在老师的帮助下利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等先进仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度,在相同的实验条件下,该同学首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图(a)是对应的路程时间图线,则:
 t/s  s/m
 0.0  0.000
 0.4 0.036 
 0.8  0.469
 1.2  0.957
 1.6  1.447
 2.0  x
(1)图(a)中的AB段反映了运动物体在做
匀速直线
匀速直线
运动,表中x处的值约为
1.937
1.937
m.接下来,该同学将不同数量(1只、2只、3只、4只、5只)的“小纸杯”先后叠放在一起从空中释放,并分别测出它们的速度一时间图线,如图(b)中图线1、2、3、4、5所示.
(2)观察图(b)中单个纸杯的速度一时间图线1可知,小纸杯在直线下落的开始阶段,其运动速度的变化具有
速度增大,增大得越来越慢
速度增大,增大得越来越慢
的特点,小纸杯最后做匀速直线运动,此时,它所受空气的阻力
等于
等于
自身重力(选填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)单个纸杯和5只叠放纸杯比较,在它们各自到达匀速运动时所受的空气阻力之比为f1:f5=
1:5
1:5
;再结合图(b)中的图线1和图线5可知,物体运动时遇到的阻力确实随着速度的增加而增大,但不成正比例关系,理由是:
速度正比明显不等于阻力之比1:5
速度正比明显不等于阻力之比1:5

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25、自由落体运动的探究:
从高处释放一个物体,在重力作用下物体竖直向下运动,我们把这种运动称为自由落体运动、下面是用一些特殊的器材,测得的实心小钢球自由落体作的一组实验记录:

(1)分析实验数据,可得物体自由下落的高度h与下降所需时间t的关系是:
成正比

(2)根据记录数据记录作出物体自由下落高度h与下落时间平方t2的图象:
(3)根据图象,估计物体下降0.5s下降的高度为
1.25m

(4)若不计空气阻力,质量不同的两个物体都从相同的高度落下,所需时间
相同
(“相同”或“不相同”),这说明做自由落体运动的物体从相同的高度落下所需时间与质量
无关
(“有关”或“无关”).
(5)当钢球下落0.1s时,假设钢球所受重力突然消失,则钢球做
匀速直线
运动.

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焦耳

  焦耳(James Prescort Joule,1818~1889)英国杰出的物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德。父亲是个富有的啤酒厂厂主。焦耳从小就跟父亲参加酿酒劳动,学习酿酒技术,没上过正规学校。16岁时和兄弟一起在著名化学家道尔顿门下学习,然而由于老师有病,学习时间并不长,但是道尔顿对他的影响极大,使他对科学研究产生了强烈的兴趣。1838年他拿出一间住房开始了自己的实验研究。他经常利用酿酒后的业余时间,亲手设计制作实验仪器,进行实验。焦耳一生都在从事实验研究工作,在电磁学、热学、气体分子动理论等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为物理学家的。

  焦耳是从磁效应和电动机效率的测定开始实验研究的。他曾以为电磁铁将会成为机械功的无穷无尽的源泉,很快他发现蒸汽机的效率要比刚发明不久的电动机效率高得多。正是这些实验探索导致了他对热功转换的定量研究。

  从1840年起,焦耳开始研究电流的热效应,写成了《论伏打电所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》等论文,指出:导体中一定时间内所生成的热量与导体的电流的二次方和电阻之积成正比。此后不久的1842年,俄国著名物理学家楞次也独立地发现了同样的规律,所以被称为焦耳-楞次定律。这一发现为揭示电能、化学能、热能的等价性打下了基础,敲开了通向能量守恒定律的大门。焦耳也注意探讨各种生热的自然“力”之间存在的定量关系。他做了许多实验。例如,他把带铁芯的线圈放入封闭的水容器中,将线圈与灵敏电流计相连,线圈可在强电磁铁的磁场间旋转。电磁铁由蓄电池供电。实验时电磁铁交替通断电流各15分钟,线圈转速达每分钟600次。这样,就可将摩擦生热与电流生热两种情况进行比较,焦耳由此证明热量与电流二次方成正比,他还用手摇、砝码下落等共13种方法进行实验,最后得出:“使1磅水升高1°F的热量,等于且可能转化为把838磅重物举高1英尺的机械力(功)”(合460千克重米每千卡)。总结这些结果,他写出《论磁电的热效应及热的机械值》论文,并在1843年8月21日英国科学协会数理组会议上宣读。他强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的,哪里消耗了机械能或电磁能,总在某些地方能得到相当的热。这对于热的动力说是极好的证明与支持。因此引起轰动和热烈的争议。

  为了进一步说服那些受热质说影响的科学家,他表示:“我打算利用更有效和更精确的装置重做这些实验。”以后他改变测量方法,例如,将压缩一定量空气所需的功与压缩产生的热量作比较确定热功当量;利用水通过细管运动放出的热量来确定热功当量;其中特别著名的也是今天仍可认为是最准确的桨叶轮实验。通过下降重物带动量热器中的叶片旋转,叶片与水的摩擦所生的热量由水的温升可准确测出。他还用其他液体(如鲸油、水银)代替水。不同的方法和材料得出的热功当量都是423.9千克重·米每千卡或趋近于423.85千克重·米每千卡。

  在1840~1879年焦耳用了近40年的时间,不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了400多次实验,得出结论:热功当量是一个普适常量,与做功方式无关。他自己1878年与1849年的测验结果相同。后来公认值是427千克重·米每千卡。这说明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数,为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。

  1847年,当29岁的焦耳在牛津召开的英国科学协会会议上再次报告他的成果时,本来想听完后起来反驳的开尔文勋爵竟然也被焦耳完全说服了,后来两人合作得很好,共同进行了多孔塞实验(1852),发现气体经多孔塞膨胀后温度下降,称为焦耳-汤姆孙效应,这个效应在低温技术和气体液化方面有广泛的应用。焦耳的这些实验结果,在1850年总结在他出版的《论热功当量》的重要著作中。他的实验,经多人从不同角度不同方法重复得出的结论是相同的。1850年焦耳被选为英国皇家学会会员。此后他仍不断改进自己的实验。恩格斯把“由热的机械当量的发现(迈尔、焦耳和柯尔丁)所导致的能量转化的证明”列为19世纪下半叶自然科学三大发现的第一项。

选自:《物理教师手册》

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