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例题:
某同学在研究物体下落过程中,发现不同物体的下落快慢不同。他通过实验发现,将一个质量为m的小球从高度为H处释放,小球自由下落,到达地面的时间为t秒。接着他使用一个质量为M的小球重复实验,发现其到达地面的时间比原来小球的时间多了一点点。
假设一:空气阻力对不同物体的影响不同,导致不同物体下落快慢不同。
假设二:重力加速度对不同物体的影响不同,导致不同物体下落快慢不同。
1. 在高度为H处释放两个质量不同的小球(质量分别为m和M),分别测量它们到达地面的时间t和t + Δt。
2. 在高度为H处释放一个质量为m的小球,分别测量它和自由落体参考系(即无空气阻力环境)中相同高度处释放的小球到达地面的时间t0。
3. 如果假设一成立,那么在有空气阻力的情况下,质量为M的小球到达地面的时间应该比质量为m的小球时间长;如果假设二成立,那么在重力加速度不同的环境下,质量为M的小球到达地面的时间应该与质量为m的小球时间相同或更短。
1. 如果假设一成立,那么在有空气阻力的情况下,质量为M的小球到达地面的时间应该比质量为m的小球时间长多少?
2. 如果假设二成立,那么在重力加速度对不同物体的影响下,质量为M的小球到达地面的时间应该与质量为m的小球时间相同或更短吗?为什么?
3. 为了验证假设一是否成立,需要测量哪些物理量?请列出这些物理量的符号和单位。
答案:
1. 如果假设一成立,那么在有空气阻力的情况下,质量为M的小球到达地面的时间应该比质量为m的小球时间长Δt = t - t0。
2. 如果假设二成立,那么在重力加速度对不同物体的影响下,质量为M的小球到达地面的时间应该与质量为m的小球时间相同或更短。因为根据自由落体运动规律,所有物体在同一重力加速度环境下下落的时间是相同的。
3. 为了验证假设一是否成立,需要测量两个小球的质量m和M、高度H以及它们到达地面的时间t和t0。这些物理量的符号和单位分别是m(kg),M(kg),H(m),t(s),t0(s)。