Question

由于流體的粘滯性，使得在流體中運(yùn)動(dòng)的物體要受到流體阻力，在一般情況下，半徑為R的小球以速度為v運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的流體阻力的大小可用公式f=6πηRv表示（η為流體的粘滯系數(shù)，已知球的體積公式是V=4πR³/3）．
（1）你認(rèn)為流體的粘滯系數(shù)η可能與流體的________有關(guān)．
（2）小球在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，受到的阻力________（選填“越大”、“越小”、“不變”）．
（3）密度為ρ、半徑為R的小球在密度為ρ₀、粘滯系數(shù)為η的液體中由靜止自由下落時(shí)的v-t圖象如圖所示，請(qǐng)推導(dǎo)出速度v_r的數(shù)學(xué)表達(dá)式：v_r=________．

Answer 1

解：（1）流體的粘滯系數(shù)可能跟濃度、粘稠度、液體種類、密度有關(guān)．
（2）由公式f=6πηRv可以看出，小球所受流體的阻力f與小球的速度v成正比例關(guān)系，所以，小球速度越大，所受阻力越大．
（3）小球在流體中下落時(shí)受重力、浮力和阻力的作用．
小球受到的重力：G=mg=ρVg=πR³ρg，
小球所受浮力：F_浮=ρ₀Vg=πR³ρ₀g，
小球所受流體阻力：f=6πηRv_r．
由圖象可知，當(dāng)小球速度達(dá)到v_r時(shí)便勻速下落，處于平衡狀態(tài)，此時(shí)小球所受合力為零，則G=F_浮+f．
即：πR³ρg=πR³ρ₀g+6πηRv_r．
化簡(jiǎn)可得：v_r=．
故答案為：（1）密度（答案不唯一）；（2）越大；（3）．
分析：（1）由于流體的粘滯性，使得在流體中運(yùn)動(dòng)的物體要受到流體阻力，所以粘滯系數(shù)可能跟濃度、粘稠度、液體種類、密度有關(guān)．
（2）根據(jù)公式f=6πηRv，來分析阻力f與速度v的關(guān)系．
（3）由圖形分析可知，當(dāng)小球速度達(dá)到v_r時(shí)便勻速下落，處于平衡狀態(tài)，G=F_浮+f．將數(shù)據(jù)代入公式化簡(jiǎn)即可．
點(diǎn)評(píng)：此題實(shí)際上是一道大型的計(jì)算題，并且計(jì)算公式是課本上沒有接觸到的．題目的難度較大，它考查了學(xué)生的自學(xué)能力以及對(duì)新知識(shí)的整合能力、計(jì)算能力等各方面的能力．