大雨滴和小雨滴,哪个先落地

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  发现问题
  一天起床后,我听到窗外传来“滴滴答答”的声音,兴奋地拉开窗帘,哇,下雨了!雨滴如同发亮的珍珠,飘飘扬扬地挥洒着。大雨滴和小雨滴争先恐后地落下来,哪个先落地呢?小问号在我脑海中冒了出来。
  我跑到厨房问妈妈这个问题,妈妈说:“我认为大雨滴和小雨滴会同时落地。”正当我迷惑不解时,妈妈解释道:“伽利略做了一个自由落体实验,他在比萨斜塔上同时掷下两个质量不同的铁球,最终两个铁球同时着地。这说明任意质量的物体从同一高度自由落下,落到地面所需的时间相同,与物体的质量无关。”听了后,我似懂非懂。不过我感觉,小雨滴比较轻,大雨滴比较重,应该是重的先着地。就像羽毛和铁球,它们从高度相同的地方往下落,难道不是铁球先着地吗?我和妈妈争论起来。爸爸走过来,微笑着说:“闺女长大了,会质疑妈妈的观点了。这次,老爸赞同你的观点。”我兴奋得跳了起来。
  如何证明我的观点是正确的呢?我托着下巴思索了好久。我记得老师说过,实验是检验理论的重要手段,于是决定通过实验来证明。
  我拿来弟弟的喂药器,往里面装满了水,想用喂药器滴出大小不一的水滴,但是水滴的大小根本无法控制,也很难保证同时滴下大水滴和小水滴。实验遇到了麻烦,就暂时搁浅了。
  寻求策略
  一天放学回到家,我无精打采地坐在沙发上,看着窗台上的绿植发呆。随后,从妈妈的水培花瓶中拿出一颗海洋宝宝,一边把玩一边说:“海洋宝宝,你能告诉我怎么做出大小不同的雨滴吗?”说完,我猛地发现花瓶中的海洋宝宝放置的时间不同,大小也不一样。
  我仿佛抓到了一根救命稻草,风一样地跑到爸爸面前,问爸爸能不能用海洋宝宝代替雨滴来做实验。我俩通过查询,发现海洋宝宝是一种吸水性很强的材料,浸泡大约8个小时后,质量便和水的质量差不多。浸泡的时间不一样长,海洋宝宝的大小也不一样。
  这一重大发现令我兴奋不已,十分期待周末做实验。
  尝试做实验
  终于到周末了。我把海洋宝宝分成两部分,分别浸泡3个小时和8个小时后,它们变得不一样大了。接着,我和朋友开始做实验。第一次实验是从一人高的地方同时放下大小不同的两颗海洋宝宝,结果很难用肉眼分辨哪颗先落地,没有办法记录实验结果。因此,爸爸建议用摄像机拍摄实验过程。
  接下来的5次实验,每次的结果都是两颗海洋宝宝同时落到盆里。我们有点惊讶!难道我们的猜想错了?
  正当我们疑惑的时候,爸爸的话点醒了我们,他说可能与下落高度有关系。于是,我们带着实验材料来到学校,分别选择两层楼高、四层楼高、六层楼高这3个不同的高度,每个高度都进行了5次实验,最后发现,楼层越高,实验结果就越明显,的确是大的海洋宝宝先落地,小的海洋宝宝后落地。
  我们用实验证明了自己的观点,而且反复实验提高了实验结果的准确性。我们欢呼雀跃起来。
  拨开迷雾
  静心思考,实验结果和伽利略的发现不一样,难道伽利略的发现是错的?我打开电脑,通过搜索资料,终于知道了原因。
  伽利略的自由落体实验用的是铁球,铁球的质量比较大,重力远远大于空气的摩擦力,空气的摩擦力对实验的影响很小,可以忽略不計,所以两个质量不同的铁球同时落地。水滴比较小,空气的摩擦力对实验的影响很明显,而且雨滴从云层落下来,高度较高,不是自由落体运动。
  雨滴在下落的过程中受到两个方向相反的作用力,一个是向下的重力,另一个是向上的空气摩擦力。在雨滴下落初期,重力大于摩擦力,雨滴呈现加速度状态,并且随着雨滴下落速度不断加快,摩擦力也增大。当下落达到一定的速度时,重力和摩擦力相当,雨滴受到的力达到平衡,呈现匀速状态,此时的速度为最终速度。不管是大雨滴还是小雨滴,在从云层坠落的某个时刻一定会达到匀速状态,以最终速度落地。所以,云层的高度决定雨滴的最终速度只与自身质量有关,雨滴的质量越大,重力就越大,从同一高度落下的雨滴,质量较大的会先落地。
  这次探究活动,我遇到了重重困难,最终通过查阅资料和反复实验得出结论,解决了问题,明白了其中的道理。以后,我要更加努力,多读书、多思考、多实践,争取全面发展,做一个对国家有用的人。
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