Question

11．逆風(fēng)騎自行車時，彎著身體，會省力些；雨天，撐傘逆風(fēng)行走時，風(fēng)速越大，行走越困難，這是因?yàn)槭艿娇諝庾枇Φ淖饔茫�物體所受空氣阻力大小與哪些因素有關(guān)呢？
小團(tuán)猜想：
A．物體所受空氣阻力大小與風(fēng)速有關(guān)
B．物體所受空氣阻力大小與物體的迎風(fēng)面積有關(guān)
為驗(yàn)證以上猜想，小團(tuán)選用了如下器材：可調(diào)速電風(fēng)扇（高、中、低三檔）、彈簧測力計(jì)、三塊面積不同的塑料擋板、光滑玻璃板、小車．
（1）小團(tuán)設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)，用電風(fēng)扇向小車及擋板吹風(fēng)．當(dāng)小車處于靜止時，空氣阻力的大小等于彈簧測力計(jì)的示數(shù)（選填“大于”、“等于”或“小于”）．

（2）小團(tuán)在探究猜想A時，保持迎風(fēng)面積一定，測得數(shù)據(jù)如下：

風(fēng)  速	低	中	高
受到的空氣阻力/N	0.8	2.2	3.8

通過對表中數(shù)據(jù)分析，可得出的結(jié)論是：迎風(fēng)面積一定，風(fēng)速越大，阻力越大．
（3）在實(shí)驗(yàn)過程小團(tuán)主要的研究方法是轉(zhuǎn)換法和控制變量法．她探究猜想B時，應(yīng)該保持風(fēng)速不變，改變塑料擋板的迎風(fēng)面積．
（4）以下是同學(xué)們提出的另一些猜想，你認(rèn)為不合理的是C
A．物體所受空氣阻力大小與迎風(fēng)方向有關(guān)
B．物體所受空氣阻力大小與迎風(fēng)面是否有孔有關(guān)
C．物體所受空氣阻力大小與物體所受重力的大小有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）將小車與擋板看作一個整體，此時它受到空氣阻力與彈簧測力計(jì)對它的拉力是一對平衡力，據(jù)此可得出大小關(guān)系；
（2）通過比較低、中、高三個檔位時小車受到的阻力情況，結(jié)合控制變量法的要求，可得出相應(yīng)的結(jié)論；
（3）要想探究迎風(fēng)面積對小車所受阻力的影響，應(yīng)控制電風(fēng)扇的風(fēng)速不變，只改變擋板的大小，據(jù)此來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（4）根據(jù)實(shí)際分析即可．

解答 解：（1）空氣的阻力無法直接進(jìn)行測量，因此，我們采用轉(zhuǎn)換法的思想，通過二力平衡將空氣的阻力轉(zhuǎn)換為彈簧測力計(jì)對小車的拉力，所以空氣阻力等于彈簧測力計(jì)的拉力；
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知，迎風(fēng)面積相同，風(fēng)速越大時，小車所受阻力的變化情況0.8N＜2.2N＜3.8N，說明阻力也越大，因此可得出結(jié)論：在迎風(fēng)面積相同時，風(fēng)速越大，阻力越大；
（3）根據(jù)控制變量法的要求，探究迎風(fēng)面積對空氣阻力的影響時，應(yīng)保持風(fēng)速不變，換不同面積的擋板，用上述裝置測出力的大��；
（4）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)迎風(fēng)方向及迎風(fēng)面是否有孔，都會影響空氣阻力大小，但物體本身重力不會影響所受阻力，C符合題意．
故答案為：（1）等于；（2）迎風(fēng)面積一定，風(fēng)速越大，阻力越大；（3）控制變量法；迎風(fēng)面積；（4）C．

點(diǎn)評 本探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有一定的新意，通過轉(zhuǎn)換法和二力平衡的原理，將空氣的阻力轉(zhuǎn)換為彈簧測力計(jì)對小車的拉力來進(jìn)行測量，較為巧妙，值得我們借鑒．同時對實(shí)驗(yàn)過程中控制變量法的運(yùn)用也是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵．如：選擇玻璃板表面是為了減小摩擦對測量的影響，選擇同一形狀的擋板是為了避免物體形狀對測量的影響等．