探究“硬币起飞”的条件。(一)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下

压强 已结 1 460
孟宪荣
孟宪荣 2021-10-24 09:45

探究“硬币起飞”的条件。

image.png

(一)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为image.png;式中C是常量,ρ表示空气密度。根据上述关系式可知:

1)空气流速越大,压强越小;空气流速越小,压强越大。

2)常量C表示空气流速为0时的压强。

(二)设计实验:本研究需要知道硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S

3)某同学采用如图所示的方法测定硬币上(或下)表面面积。

测得硬币的直径D   cm

根据数学公式SπD2/4即可算出硬币上(或下)表面面积。

4)请你设计一个测定硬币质量(或重力)的实验方案。          

(三)探究条件:如图所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。

5)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强p   

6)刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差△F   

(四)得出结论:

7)请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式   (用ρSmG表示)。

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1条回答
  •  方华
    方华 (最佳回答者)
    2021-10-26 06:27

    答案:

    31.85

    4)先利用天平(或弹簧秤)称出多个硬币的总质量(或总重力),然后计算出单个硬币的质量(或重力)

    5C

    6G

    7image.png

    解析:

    3)由图知,刻度尺的分度值是1mm,左端硬币的中心与刻度尺的零刻度线对齐,

    最右端的硬币中心所对应的刻度是7.40cm,则硬币的直径

    Dimage.png1.85cm

    4)测定硬币质量(或重力)的实验方案。

    方案一:先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量。

    方案二:先利用弹簧测力计称出多个硬币的总重力),然后计算出单个硬币的重力。

    (三)探究条件:

    5)在吹硬币时,硬币下方的空气流速为0,代入公式image.pngρv2+pC中,得:

    image.pngρ×0+pC,即:

    硬币下方空气压强

    pC

    6)吹硬币时,硬币受到三个力的共同作用:硬币上表面的压力F、下表面的压力F、硬币的自重G

    那么刚好被吹起时,FF+G,即:硬币上、下表面的压力差

    FG

    或,硬币上方的受到的压力:

    FPS=(C-image.pngv2SCS-image.pngSv2

    硬币下方受到的压力:

    FPSCS

    那么硬币上下的压力差为:

    FFF=image.pngSv2

    (四)得出结论:

    7)刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用,即

    FG

    此时硬币上方的压强为:

    PC-image.pngρv2

    硬币下方的压强为:

    PC(空气流速为0);

    那么硬币上下方的压强差为:

    PP=△P=image.pngρv2

    因为△F=△pS  所以

    image.pngρv2SG  

    vimage.png

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