課題5有空氣阻力時的重力加速度測定

1、課題課題5有空氣阻力時的重力加速度測定有空氣阻力時的重力加速度測定（本課題適用于高一物理必修課）機型：機型：TI—83Plus圖形計算器其它器材準(zhǔn)備：其它器材準(zhǔn)備：CBR測距儀、專用聯(lián)接線。排球。教學(xué)過程：教學(xué)過程：由自由落體知識可得g=2ht2，而用CBR（測距儀）可以方便地測量h和t。問題是實際的落體運動都有空氣阻力的影響，如何解決這一問題？一、有空氣阻力下的（排球）豎直上拋運動1上升過程（如右上圖）：設(shè)物體質(zhì)量為m，空氣阻力為f1

2、，加速度為大小a1。由牛頓第二定律mgf1=ma1（1）2下降過程（如右下圖）：設(shè)空氣阻力為f2，加速度為大小a2。同理mgf2=ma2（2）3在要求不高的情況下，我們可以認(rèn)為上升與下降過程中的f1=f2，則由式（1）（2）得（3）221aag??如果我們想更精確地測定重力加速度，必須考慮空氣阻力與哪些因數(shù)有關(guān)系。二、空氣阻力與哪些因數(shù)有關(guān)？1可能與物體形狀、大小、表面粗糙程度，物體的運動速度以及空氣密度等有關(guān)。除了速度外，其它因素我們

3、可以控制在物體上、下運動中保持不變。由于速度的變化，f1、f2是變力，一般情況是不相同的。2在低速情況下，設(shè)空氣阻力與速度大小成正比。既f=kv。則公式（1）（2）改為：mg＋kv1=ma1（4）mg－kv2=ma2（5）顯然，我們只要測定上、下過程中速度大小相等時的加速度大小a1、a2，代入公式（3）即可求出重力加速度大小。Gf1v1a1Gf2v2a2動到TIME(S)，用數(shù)字鍵設(shè)定時間為2—3秒之間。按▼光標(biāo)鍵將光標(biāo)移動到DISPL

4、AY項按ENTER選擇VEL，即速度時間圖象。按▼光標(biāo)鍵將光標(biāo)移動到BEGINON按ENTER選擇ENTER。將光標(biāo)下移動到SMOOTHING項按ENTER選擇NONE。將光標(biāo)下移動到UNITS項按ENTER選擇METERS。最后將光標(biāo)上移到右上角的STARTNOW按[ENTER]進(jìn)入等待工作狀態(tài)。3.排球離地約為1米，CBR探頭必須離被測物體0.5米以上才有效。實驗過程中CBR必須保持高度不變。4.一切就緒后，按ENTER鍵，同時自由

5、釋放排球。CBR上的指示燈閃爍時，說明正在工作。測量結(jié)束，幾秒鐘數(shù)據(jù)傳輸后，即可在TI—83Plus上獲得速度時間圖象（VT圖）。5.在獲得的VELTIME)速度時間圖象上，通過移動光標(biāo)，可以準(zhǔn)確得到不同時刻所對應(yīng)的速度值。記錄上升、下降過程中各10組（vt）數(shù)據(jù)。6若實驗不理想，按ENTER、5可以開始新的實驗。實驗完畢，按ENTER、7退出CBR，按CLEAR再按2nd、ON即可關(guān)機。四、函數(shù)擬合方法1按MODE功能鍵，三次下移光標(biāo)