探究影響空氣阻力的因素

1、探究影響空氣阻力的因素【實驗?zāi)康摹?探究影響空氣阻力的因素【實驗原理】設(shè)：一塊平板以v的速度運(yùn)動，且v的方向垂直平面S，其受流體阻力為F.（如圖1）。以平板為參考系，則上述運(yùn)動狀況等效于流體以v的速度垂直撞擊平板。（如圖2）。v圖1v圖2vtv圖3vtv圖4在t的時間內(nèi)，則：流體有底面積為，高為的流體柱撞擊平面（如圖3）。流體柱的體積V=S·vt流體柱的質(zhì)量m=V=Svt撞擊后，流體以v的速度被反射（如圖4）。在t時間內(nèi)的全過程中：由牛頓第三定律得：平板對流體的作用力FN=-F由動量定理得： FN·t=m(-v)-mv解得：F合=mg-2v2S對實驗中的鉤碼-減速傘裝置進(jìn)行

2、受力分析（以豎直方向為正方向）F合=mg-Ff根據(jù)導(dǎo)出公式：Ff=2v2S得：F合=mg-2v2S則：鉤碼加速度：在t時間內(nèi)，鉤碼-減速傘裝置的速度由v變?yōu)椋╲+v），位移了x.當(dāng)t0時，則：v0, 移項，得: 設(shè)：在實驗過程中，減速傘裝置的位移關(guān)于速度v的函數(shù)表達(dá)式為x(v).則：將x'(v)積分解得x(v). 【實驗器材】 8開素描紙、吸管、廢舊筆芯、細(xì)棉線、硬紙板、鐵架臺、鉤碼、刻度尺、托盤天平、滑輪、打點計時器、紙帶、紙夾、學(xué)生電源、海綿墊、透明膠帶 【實驗步驟】 傘面制作： 1、用刻度尺測量8開素描紙的邊長。 2、取8開的素描紙延其對邊對折，裁剪，得到兩張16開紙，取16開的

3、素描紙延其對邊對折，裁剪，得到兩張32開紙，取32開的素描紙延其對邊對折，裁剪，得到兩張64開紙. 3、取16開紙，測出每邊中點得到一個菱形，并將其剪裁下來，取16開紙，測出其長邊中點，與另一長邊的兩頂點相連接，對折，剪裁，得到一三角形傘面。骨架零部件制作： 1、用外徑為5毫米，內(nèi)徑為3毫米的廢舊筆芯，直徑為3毫米，管壁較薄的吸管，利用吸管直徑與筆芯內(nèi)徑相同，可以用廢舊筆芯連接吸管。 2、將廢舊筆芯截成2厘米的十段，截出十五段制成外接管，截出10厘米的廢舊筆芯兩段。骨架零部件處理 3、取一個2厘米的外接管和兩段1厘米的外接管，將兩個1厘米的外接管一端加熱至溶化，并對稱固定在2厘米外接管中部，制

4、得一個十字外接管，再將吸管一端燙溶，固定在一個2厘米的外接管中部，制成四個T形架，然后將兩根吸管一端燙溶，固定在一起，制成十六個直角彎管，按菱形傘面的四個頂角，制成與之匹配的四個“個”形架，在用同一種方法，按三角形的傘面的三個頂角制成三個與頂角相匹配的支架。實驗材料骨架(三角形)實驗材料骨架(長方形) 傘的組裝： 1、將骨架零部件根據(jù)選擇的傘面組裝成相應(yīng)的骨架，在骨架角上分別系上與其短邊長度相等的細(xì)棉線，并將棉線另一端打成一個結(jié) 2、將傘面用紙夾固定在骨架上，將調(diào)好的托盤天平的左右兩盤上都放上200克的砝碼 3、在右盤砝碼上系上細(xì)棉，細(xì)棉線一端系上一個紙夾，同時在右盤上放一個紙夾，用以平衡重力

5、。 4、通過定滑輪將傘的重力作用于天平右盤，使天平平衡所需的砝碼質(zhì)量通過該裝置可為傘陪重，用硬紙板添加于阻力傘上配重成10克，并固定于阻力傘上，調(diào)節(jié)傘線長度，使傘面水平。 正式實驗：傘的配重 1、將打點計時器安裝在鐵架臺上，并接在學(xué)生電源上，在打點計時器的正下方放上海綿墊用于保護(hù)砝碼 。 2、用紙夾將紙帶固定在大的長方形傘上，在細(xì)棉線上掛上兩個50克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。 3、用紙夾將紙帶固定在中等大小長方形傘上，在細(xì)棉線上掛上兩個50克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。實驗器材 4、用紙夾將紙帶固定在小的長方形傘上，在細(xì)棉線上掛上兩個5

6、0克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。 5、用紙夾將紙帶固定在中等大小長方形傘上，在細(xì)棉線上掛上一個50克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。實驗長方形 6、用紙夾將紙帶固定在中等大小長方形傘上，在細(xì)棉線上掛上三個50克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。 7、用紙夾將紙帶固定在菱形傘上，在細(xì)棉線上掛上兩個50克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。 8、用紙夾將紙帶固定在三角形傘上，在細(xì)棉線上掛上兩個50克得砝碼，接通電源，隨后釋放傘，得到一條紙帶，再切斷電源。實驗長方形實驗三角形 紙帶處理【數(shù)據(jù)記錄及處理】h/

7、m0.09470.12150.14960.18070.21790.25620.30690.34530.39730.44230.50040.55720.61120.6772v/m·s-11.37251.48001.70751.88752.22502.22752.26002.42502.57752.87252.77003.0000紙帶1：小的長方形傘(面積:0.132×0.975=0.01287m2) 鉤碼兩個(100g) 傘重:10g ：實驗值：實驗值曲線：理論值曲線紙帶2：大的長方形傘(面積:0.264×0.195=0.05148m2) 鉤碼兩個(100g) 傘重

8、:10gh/m0.07740.10640.13980.17300.21200.25000.29300.33520.38570.43120.48340.53340.59090.6509v/m·s-11.56001.66501.80501.92502.02502.13002.31752.40002.44252.55502.68752.9375 ：實驗值：實驗值曲線：理論值曲線紙帶3：中等大小的長方形傘(面積:0.195×0.132=0.02574m2) 鉤碼1個(100g) 傘重:10gh/m0.06200.08410.10720.12730.14980.18210.21440

9、.25430.29150.33550.38250.42600.48270.5377v/m·s-11.13001.08001.06501.37001.61501.80501.92752.03002.27502.26252.50502.7925紙帶4：中等大小的長方形傘(面積:0.195×0.132=0.02574m2) 鉤碼2個(50g) 傘重:10gh/m0.03950.06500.09370.12270.15570.19120.23070.27520.32970.37420.43050.48170.55170.6067v/m·s-11.21251.35501.4

10、4251.55001.71251.87502.47502.47502.52002.68753.03003.1250 ：實驗值：實驗值曲線：理論值曲線紙帶5：中等大小的長方形傘(面積: 0.195×0.132=0.02574m2) 鉤碼3個(150g) 傘重:10gh/m0.01990.04300.06810.09630.12830.16230.20220.24500.29220.34340.39530.44980.51180.5838v/m·s-11.20501.33251.50501.65001.84752.06752.25002.46002.57752.66002.91

11、253.3500 ：實驗值：實驗值曲線：理論值曲線紙帶6：菱形傘(面積:1/2×0.264×0.195=0.05148m2) 鉤碼兩個(100g) 傘重:10gh/m0.11820.14620.17610.20910.24580.28330.32780.37600.42320.48370.53270.58790.65340.7236v/m·s-11.44751.57251.74251.85502.05002.31752.38502.69252.73752.60503.01753.3925 ：實驗值：實驗值曲線：理論值曲線紙帶7：三角形傘(面積:1/2×0.264×0.195=0.05148m2) 鉤碼兩個(100g) 傘重:10gh/m0.06690.09740.12850.16350.20160.24130.28540.33270.38460.43670.48850.54550.61030.6686v/m·s-11.54001.65251.82751.94502.09502.28502.48002.60002.59752.72003.04503.0775 ：實驗值：實驗值曲線：理論值曲線【誤差分析】實驗數(shù)據(jù)中，各點并不在一條曲線上，而是顯現(xiàn)波動性，造成波動的可能有：1、紙帶與打點計時器間存在摩擦力。2、傘