空气阻力对落体的影响 56

本实验说明当空气阻力很小时，轻重不同的物体下落的加速度是基本相同的。方法一是通过抽掉玻璃管中的空气来减小空气阻力，方法二、三都是通过减小下落物体的迎风面积来减小空气阻力。

方法一

器材 牛顿管，抽气盘（附压强计），真空泵，厚橡皮管等。

操作

1. 打开牛顿管阀门，使管内充满空气，管内的金属圆片、软木塞和羽毛都停在底部。急速将管倒转 180°，可看到三个物体下落的快慢不同，金属片最先落到底端，紧接着是软木塞，最后是羽毛，先后大约要差 2 秒钟。

2. 用厚橡皮管把牛顿管、抽气盘和真空泵连起来（如图）。开动真空泵，观察抽气盘上的气压计，当气压为 100mmHg 时，关闭牛顿管的阀门并关真空泵停止工作。倒转牛顿管，可看到仍然是金属片最先，软木塞次之，羽毛最后到底，但羽毛比金属片晚到的时间减少到大约 1s 左右。

1. 开启真空泵，打开牛顿管气嘴继续抽气。当气压为 50mmHg 时，羽毛大约比金属片晚到底 0.5s。当气压抽到 20mmHg 以下后，三样东西几乎同时落到底。说明空气越稀薄，空气对运动物体的阻力越小，不同物体下落的加速度差别也越小。由此可以推理得知：在没有空气阻力的环境中，任何物体下落的加速度都是一样的。

注意

1. 停止抽气时，要先关闭牛顿管阀门，再停真空泵；重新开始抽气时，要先开启真空泵，再打开牛顿管阀口。

2. 三个物体下落时，要尽量使它们不与牛顿管壁接触，以减少由于管壁产生的摩擦。

3. 要用硬质的厚橡皮管，否则大气会将管压瘪，造成空气无法抽出。

4. 为了保证接口处密封，可在各接口处涂少计凡士林，但要防止油或水从牛顿管的气嘴进入管中，油或水把羽毛粘住会使实验失败。

方法二器材

贰分硬币，10cm×10cm 左右的薄纸片（可用信笺纸）等。

操作

1. 一手持硬币，一手拿纸片，让平放的硬币和纸片从同一高度同时由静止落下，可看到硬币比纸片落地快得多。

2. 将纸片分别折叠一次、二次、三次后，重复上述步骤，可看到随着纸片折叠次数增多，硬币与纸片下落时间的差别逐渐减少。

3. 将纸片揉成一团（使其直径与硬币直径差不多），重复实验，可看到纸团与硬币几乎同时着地。

方法三器材

硬纸名片，铁片（面积与名片相等）。

操作

一手持名片、一手持铁片，将它们竖直放置，从同一高度同时由静止释放， 因两者下落的迎面积减小到接近于一条线，它们受到的空气阻力很小，于是就几乎同时落到桌面。

注意 若所用名片较薄，为防止出现滑翔式的下落，可将名片卷成筒状，再让它竖直落下（如图）。