首页 对空气阻力与速度关系的探究

对空气阻力与速度关系的探究

对空气阻力与速度关系的探究对空气阻力与速度关系的探究 [摘要]在进行比较精确的受力分析时，空气阻力必不可少。然而高中课本却从未涉及空气阻力。因此本文通过实验对影响空气阻力的因素进行探究。因为能力所限，所有无法探究物体外形、空气密度对空气阻力的影响。因此本文通过匀速圆周运动实验、理论分析对速度这个影响因素进行探究，以粗略描述空气阻力与速度的关系。 [关键词]匀速圆周运动空气阻力速度一、问题的提出: 在打乒乓球的时候，发现风力对乒乓球运动的影响很大。风就是空气流动，既然风对乒乓球的影响这么大，那么空气阻力对乒乓球运动的影响也应该很...

对空气阻力与速度关系的探究 [摘要]在进行比较精确的受力分析时，空气阻力必不可少。然而高中课本却从未涉及空气阻力。因此本文通过实验对影响空气阻力的因素进行探究。因为能力所限，所有无法探究物体外形、空气密度对空气阻力的影响。因此本文通过匀速圆周运动实验、理论分析对速度这个影响因素进行探究，以粗略描述空气阻力与速度的关系。 [关键词]匀速圆周运动空气阻力速度一、问题的提出: 在打乒乓球的时候，发现风力对乒乓球运动的影响很大。风就是空气流动，既然风对乒乓球的影响这么大，那么空气阻力对乒乓球运动的影响也应该很大。因此发出疑问:影响空气阻力的因素有哪些, 二、分析问题猜想空气阻力与物体速度、外形有关。查阅资料发现空气阻力的影响因素有物体外形、物体速度、空气密度。因条件所限，自己也想不出什么可以测量空气阻力的好办法。于是只好模仿刚强上可以找到的已有的实验方法:匀速圆周运动法，来探究空气阻力与速度的关系。此种方法的原理如图1所示。用电机驱动一个圆盘，使其绕中轴转动。圆盘边缘通过细线与乒乓球相连，开动电机，乒乓球在细线牵引下在平面内匀速圆周运动。若无空气阻力，则细线在转盘平面上的投影应沿转盘半径方向(因为乒乓球匀速圆周运动，所以其受的合外力必指向圆心)但有空气阻力，所以细线在转盘平面上的投影与转盘径向成一夹角。只要测出乒乓球运动半径r，绳长L，乒乓球质量m，乒乓球圆周运动周期T，乒乓球半径a，即可求出空气阻力F，线速度v，过程如下:如图2 转盘 R L h a 细线 α 一乒乓球图2 图1 R (L+a)cosα β r 图3 由三角函数知识可得 Sinα=h?(L+a) 如图3，细线及球半径在圆盘平面上的投影长为(L+A)cosα，由余弦定理可得知，将拉力F沿水平面，竖立面正交分解，竖直面上有Fsinα=mg TT水平面上F,=Fcosα，将其沿乒乓球转动的圆周的法向及切向正交分解: TT 2F,cosβ,m(v?r) F,sinβ,F阻TT 由线速度与周期关系，V=2πr?T 由以上推导可以得出速度v及F，进而探究其关系。阻三、实验探究。为了测得以上提到的各个物理量，特设计以下实验，装置如图示: 安放实验设备的过程中，按照原实验(我模仿的那个实验)，我需要铁架台来悬挂电机。但我没有，我只好把一块泡沫塑料板用胶布粘在椅子靠背上当铁架台，我需要光电门来测量小球运动周期，但我没有，我只好连数几十圈再求平均时间，我需要激光笔、声速测量仪来测运动半径r，高度差h，但我没有，我只好用手机将旋转过程录制下来，在手机屏幕上用刻度尺将r和h测出，并将椅子靠背长也在屏幕上测出来，然后测出椅子靠背的真实值，再利用比例将r和h的真实值算出。最后，我需用物理天平，测小球质量m，但我没有，没有什么办法，运算时只能把m这个字母直接作为已知量使用。除此之外，实验过程中发现乒乓球被甩得太高了，不利于观察.因此，在乒乓球下面粘上了一圈铜丝，作为重物，使其不至于被甩得太高。下面给出三次测量得到的几个物理量序号高度差h 球半径a 运动半径r 转盘半径R 绳长L 周期T 1 0.147m 0.02m 0.217m 0.066m 0.235m 1s 2 0.123m 0.02m 0.261m 0.066m 0.245m 5/6s 3 0.123m 0.02m 0.260m 0.066m 0.265m 23/27s 开始计算: 第一次:V=2πr?T=(2π×0.217m)?1S=1.363m/s Sinα=h?(L+a)=0.576 20.5 cosα=(1-sinα)=0.817 (L+a)cosα=(0.235+0.02)×0.817=0.209(m) 222余弦定理:cosβ,〔r+[(L+a)cosα]-R〕?2r(L+a)cosα 222 ,(0.217+0.209-0.066)?(2×0.217×0.209) ,0.953 Fsinα=mg F=mg/sinα=1.736mg TT 20.5F,=Fcosα=1.418mg sinβ,(1-cosβ),0.303 TT F,F,sinβ,0.430mg 阻T 同理第二次:V=2πr/T=(2π×0.261m)?(5/6s)=1.967m/s F,0.461/mg 阻第三次:V=1.918m/s F,0.532mg 阻无论怎么算，第三次总是速度小了，阻力却大了，我感到十分不可思议，但也找不出原因。 [总结与反思]此次实验探究无疑是失败的。因为数据记录，数据处理太过繁琐，我只记录了三组数据，而且有一组数据与预想不符。凭经验是速度越大阻力越大，但第三组数据相比第二组，速度小了阻力反而大了。但此次探究并非无可取之处，至少它找到了一种测空气阻力的办法。我知识不多，能力有限，以后有能力了，再来攻克这一难题。 [参考文献]百度文库:第七届“挑战杯”首都大学生课外学术科技竞赛作品[提供者:小马哥07214173] 最后，感谢大力支持，帮我查资料的爸爸妈妈，这其中也有他们的一份力。

                    本文档为【对空气阻力与速度关系的探究】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

对空气阻力与速度关系的探究

你可能还喜欢