在《物體的浮與沉》學(xué)習(xí)中知道若物體浸沒在液體中,處于靜止?fàn)顟B(tài),則稱為懸浮.不少同學(xué)認(rèn)為只要是平衡狀態(tài)下也可以稱為懸浮狀態(tài),大林同學(xué)提出如果在水中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)受到液體阻力的作用不可稱為懸浮狀態(tài),為此全班同學(xué)展開了激烈的討論,最后認(rèn)為若做勻速直線運(yùn)動(dòng)不能算懸浮狀態(tài),同時(shí)提出物體在液體中所受阻力的大小與什么因素有關(guān).同學(xué)們上網(wǎng)查詢資料了解到同一物體在同一液體中所受阻力與物體的迎流面積(形狀)和物體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān).為了探究在液體中物體所受阻力的大小的影響因素,同學(xué)們借助自制潛水艇進(jìn)行了下列探究.
(1)讓自制潛水艇在水中處于懸浮狀態(tài)如圖A,然后再其底部放置一些體積相同質(zhì)量忽略不計(jì)的泡沫小球(如圖B),通過不斷調(diào)整發(fā)現(xiàn)自左向右在底部依次黏貼1個(gè)、4個(gè)、9個(gè)泡沫球,然后使其從水底部浮起,當(dāng)上浮一段時(shí)間進(jìn)入指定豎直磚墻的區(qū)域時(shí),用照相機(jī)通過每隔相等的時(shí)間曝光一次的方法記錄潛水艇的運(yùn)動(dòng)過程,如圖C是其中一段的示意圖.對(duì)于在底部黏貼泡沫小球而不是其它地方黏貼的目的是
保證每次實(shí)驗(yàn)時(shí)物體的迎流面積(或形狀)都相同
保證每次實(shí)驗(yàn)時(shí)物體的迎流面積(或形狀)都相同
.
對(duì)于圖中的這段運(yùn)動(dòng)過程,三次潛水艇上浮運(yùn)動(dòng)的速度之比是
1:2:3
1:2:3
,他們受到的液體阻力之比是
1:4:9
1:4:9
,由此可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是
物體在液體中受阻力與物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)
物體在液體中受阻力與物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)
.
(2)為了研究“阻力與迎流面積(形狀)的關(guān)系”,同學(xué)們提出改變迎流面積(形狀),利用如圖所示的潛水艇由水底同時(shí)浮出,比較潛水艇浮出水面的先后順序即可比較所受阻力的大小,這樣的方案
不可行
不可行
(“可行”或“不可行”),請(qǐng)你在圖中的虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一種改進(jìn)的方案簡(jiǎn)圖(兩個(gè)潛水艇模型即可),并作簡(jiǎn)單說明.說明:
本題中潛水艇是上浮的,因此要設(shè)計(jì)本題的迎流面積主要看上表面的設(shè)計(jì),前提是要求潛水艇兩次的體積和重力相同,確保上升時(shí)其它條件相同,僅改變阻力大小,再來看運(yùn)動(dòng)改變
本題中潛水艇是上浮的,因此要設(shè)計(jì)本題的迎流面積主要看上表面的設(shè)計(jì),前提是要求潛水艇兩次的體積和重力相同,確保上升時(shí)其它條件相同,僅改變阻力大小,再來看運(yùn)動(dòng)改變
(3)在一次實(shí)際的操作中,某同學(xué)讓自制潛水艇以5cm/s的速度勻速直線下潛,至杯底后排出50cm
3的水后,該潛水艇以5cm/s的速度進(jìn)而勻速直線上浮,潛水艇的外殼及體積不發(fā)生改變,試求該潛水艇在水中勻速上升時(shí)受到的阻力約為
C
C
A.1N B.0.5N C.0.25N D.0N.