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        大雨滴和小雨滴,哪個先落地

        2021-10-21 15:24:11秦永鳳
        關(guān)鍵詞:鐵球雨滴摩擦力

        秦永鳳

        發(fā)現(xiàn)問題

        一天起床后,我聽到窗外傳來“滴滴答答”的聲音,興奮地拉開窗簾,哇,下雨了!雨滴如同發(fā)亮的珍珠,飄飄揚揚地?fù)]灑著。大雨滴和小雨滴爭先恐后地落下來,哪個先落地呢?小問號在我腦海中冒了出來。

        我跑到廚房問媽媽這個問題,媽媽說:“我認(rèn)為大雨滴和小雨滴會同時落地?!闭?dāng)我迷惑不解時,媽媽解釋道:“伽利略做了一個自由落體實驗,他在比薩斜塔上同時擲下兩個質(zhì)量不同的鐵球,最終兩個鐵球同時著地。這說明任意質(zhì)量的物體從同一高度自由落下,落到地面所需的時間相同,與物體的質(zhì)量無關(guān)?!甭犃撕?,我似懂非懂。不過我感覺,小雨滴比較輕,大雨滴比較重,應(yīng)該是重的先著地。就像羽毛和鐵球,它們從高度相同的地方往下落,難道不是鐵球先著地嗎?我和媽媽爭論起來。爸爸走過來,微笑著說:“閨女長大了,會質(zhì)疑媽媽的觀點了。這次,老爸贊同你的觀點?!蔽遗d奮得跳了起來。

        如何證明我的觀點是正確的呢?我托著下巴思索了好久。我記得老師說過,實驗是檢驗理論的重要手段,于是決定通過實驗來證明。

        我拿來弟弟的喂藥器,往里面裝滿了水,想用喂藥器滴出大小不一的水滴,但是水滴的大小根本無法控制,也很難保證同時滴下大水滴和小水滴。實驗遇到了麻煩,就暫時擱淺了。

        尋求策略

        一天放學(xué)回到家,我無精打采地坐在沙發(fā)上,看著窗臺上的綠植發(fā)呆。隨后,從媽媽的水培花瓶中拿出一顆海洋寶寶,一邊把玩一邊說:“海洋寶寶,你能告訴我怎么做出大小不同的雨滴嗎?”說完,我猛地發(fā)現(xiàn)花瓶中的海洋寶寶放置的時間不同,大小也不一樣。

        我仿佛抓到了一根救命稻草,風(fēng)一樣地跑到爸爸面前,問爸爸能不能用海洋寶寶代替雨滴來做實驗。我倆通過查詢,發(fā)現(xiàn)海洋寶寶是一種吸水性很強的材料,浸泡大約8個小時后,質(zhì)量便和水的質(zhì)量差不多。浸泡的時間不一樣長,海洋寶寶的大小也不一樣。

        這一重大發(fā)現(xiàn)令我興奮不已,十分期待周末做實驗。

        嘗試做實驗

        終于到周末了。我把海洋寶寶分成兩部分,分別浸泡3個小時和8個小時后,它們變得不一樣大了。接著,我和朋友開始做實驗。第一次實驗是從一人高的地方同時放下大小不同的兩顆海洋寶寶,結(jié)果很難用肉眼分辨哪顆先落地,沒有辦法記錄實驗結(jié)果。因此,爸爸建議用攝像機拍攝實驗過程。

        接下來的5次實驗,每次的結(jié)果都是兩顆海洋寶寶同時落到盆里。我們有點驚訝!難道我們的猜想錯了?

        正當(dāng)我們疑惑的時候,爸爸的話點醒了我們,他說可能與下落高度有關(guān)系。于是,我們帶著實驗材料來到學(xué)校,分別選擇兩層樓高、四層樓高、六層樓高這3個不同的高度,每個高度都進行了5次實驗,最后發(fā)現(xiàn),樓層越高,實驗結(jié)果就越明顯,的確是大的海洋寶寶先落地,小的海洋寶寶后落地。

        我們用實驗證明了自己的觀點,而且反復(fù)實驗提高了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。我們歡呼雀躍起來。

        撥開迷霧

        靜心思考,實驗結(jié)果和伽利略的發(fā)現(xiàn)不一樣,難道伽利略的發(fā)現(xiàn)是錯的?我打開電腦,通過搜索資料,終于知道了原因。

        伽利略的自由落體實驗用的是鐵球,鐵球的質(zhì)量比較大,重力遠遠大于空氣的摩擦力,空氣的摩擦力對實驗的影響很小,可以忽略不計,所以兩個質(zhì)量不同的鐵球同時落地。水滴比較小,空氣的摩擦力對實驗的影響很明顯,而且雨滴從云層落下來,高度較高,不是自由落體運動。

        雨滴在下落的過程中受到兩個方向相反的作用力,一個是向下的重力,另一個是向上的空氣摩擦力。在雨滴下落初期,重力大于摩擦力,雨滴呈現(xiàn)加速度狀態(tài),并且隨著雨滴下落速度不斷加快,摩擦力也增大。當(dāng)下落達到一定的速度時,重力和摩擦力相當(dāng),雨滴受到的力達到平衡,呈現(xiàn)勻速狀態(tài),此時的速度為最終速度。不管是大雨滴還是小雨滴,在從云層墜落的某個時刻一定會達到勻速狀態(tài),以最終速度落地。所以,云層的高度決定雨滴的最終速度只與自身質(zhì)量有關(guān),雨滴的質(zhì)量越大,重力就越大,從同一高度落下的雨滴,質(zhì)量較大的會先落地。

        這次探究活動,我遇到了重重困難,最終通過查閱資料和反復(fù)實驗得出結(jié)論,解決了問題,明白了其中的道理。以后,我要更加努力,多讀書、多思考、多實踐,爭取全面發(fā)展,做一個對國家有用的人。

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