Question

19．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？小明猜想可能與物體的迎風(fēng)面積和風(fēng)速有關(guān)．為驗證以上猜想，小明選用了如下器材：可調(diào)速電風(fēng)扇（高、中、低三檔）、彈簧測力計、面積不同的塑料擋板三塊、光滑玻璃板、小車．

（1）小明設(shè)計了如圖所示實驗，用電風(fēng)扇向小車及擋板吹風(fēng)，模擬小車運動時受到的空氣阻力．根據(jù)
二力平衡的知識，通過彈簧測力計即可測出小車受到的空氣阻力．
（2）小明在探究風(fēng)速對小車所受空氣阻力的影響時，保持迎風(fēng)面積一定，測得數(shù)據(jù)如下：

風(fēng)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：迎風(fēng)面積相同時，風(fēng)速越大，阻力越大．
（3）小明還想探究迎風(fēng)面積對小車所受空氣阻力的影響，請你幫他設(shè)計出主要的實驗步驟：保持電風(fēng)扇風(fēng)速不變，在小車上放置面積不同的塑料擋板，分別測出小車所受到的空氣阻力．
（4）你認(rèn)為影響物體所受空氣阻力大小的因素可能還有物體的形狀或空氣的溫度（寫出一個）．

Answer 1

分析 （1）將小車與擋板看作一個整體，此時它受到的風(fēng)吹的力與彈簧測力計對它的拉力是一對平衡力，據(jù)此可得出小車受到的空氣阻力大小；
（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）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)計實驗；
（4）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．

解答 解：（1）空氣的阻力無法直接進行測量，因此，我們利用轉(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；
（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�。�因此主要步驟包括：保持電風(fēng)扇風(fēng)速不變，在小車上放置面積不同的塑料擋板，分別測出小車所受到的空氣阻力；
（4）除了前面研究的較為明顯的迎風(fēng)面積、風(fēng)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：
（1）二力平衡；
（2）迎風(fēng)面積；迎風(fēng)面積相同時，風(fēng)速越大，阻力越大；
（3）保持電風(fēng)扇風(fēng)速不變，在小車上放置面積不同的塑料擋板，分別測出小車所受到的空氣阻力；
（4）物體的形狀或空氣的溫度．

點評 本探究實驗的設(shè)計有一定的新意，通過轉(zhuǎn)換法和二力平衡的原理，將空氣的阻力轉(zhuǎn)換為彈簧測力計對小車的拉力來進行測量，較為巧妙，值得我們借鑒．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．