Question

逆風騎自行車時，風速越大，行走越困難，這是因為受到空氣阻力的作用．物體所受空氣阻力大小與哪些因素有關(guān)呢？小明猜想可能與風速有關(guān)．為驗證以上猜想，小華選用了如下器材：可調(diào)速電風扇（高、中、低三檔）、彈簧測力計、光滑玻璃板、小車．設(shè)計了如圖所示實驗．

（1）小華用電風扇向小車及擋板吹風，來探究小車運動時受到的空氣阻力．他向左水平勻速拉動彈簧測力計，根據(jù)______的知識，通過彈簧測力計即可測出小車受到的空氣阻力．
（2）小華在探究“小車所受空氣阻力與風速”關(guān)系時，保持其它條件相同情況下，測得數(shù)據(jù)如下：

風速	低	中	高
小車受到的空氣阻力/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：______．
（3）你認為影響物體所受空氣阻力大小的因素可能還有______（寫出一個）．
（4）如果在步驟（1）中，如果把光滑玻璃板換成粗糙的木板，則測力計的讀數(shù)______小車受到的空氣阻力．（選填“大于”、“等于”或“小于”）

Answer 1

【答案】分析：（1）將小車與擋板看作一個整體，此時它受到的風的阻力與彈簧測力計對它的拉力是一對平衡力，據(jù)此可得出阻力的大小；
（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）運動物體的形狀，空氣的溫度等都有可能成為影響空氣阻力大小的因素；
（4）光滑的玻璃板，摩擦力很小可以忽略，但是粗糙的木板摩擦力就不能忽略了．
解答：解：（1）空氣的阻力無法直接進行測量，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)換為彈簧測力計對小車的拉力，從而進行間接測量；
故答案為：二力平衡．
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知，迎風面積相同，風速越大時，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：在迎風面積相同時，風速越大，阻力越大；
故答案為：在迎風面積相同時，風速越大，阻力越大．
（3）除了前面研究的較為明顯的迎風面積、風速兩個因素外，物體的形狀、空氣的溫度等也可能會對空氣阻力的大小造成影響．
故答案為：物體的形狀（或空氣的溫度等）
（4）如果在步驟（1）中，如果把光滑玻璃板換成粗糙的木板，彈簧測力計的拉力不但要克服風的阻力，還要克服木板的摩擦力，因此示數(shù)會變大，大于空氣阻力．．
故答案為：大于．
點評：（（1）通過轉(zhuǎn)換法和二力平衡的原理，將空氣的阻力轉(zhuǎn)換為彈簧測力計對小車的拉力來進行測量，較為巧妙；
（2）同時對實驗過程中控制變量法的運用也是實驗成功的關(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．