Question

逆風(fēng)騎自行車時(shí)，彎著身體，會(huì)省力些；雨天，撐傘逆風(fēng)行走時(shí)，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？小明猜想可能與物體的迎風(fēng)面積和風(fēng)速有關(guān)．為驗(yàn)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(jì)、面積不同的塑料擋板三塊、光滑玻璃板、小車．
（1）小明設(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)，模擬小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的空氣阻力．根據(jù)

二力平衡

的知識(shí)，通過彈簧測力計(jì)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(shí)，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)面積一定時(shí)，

風(fēng)速越大，阻力越大

．
（3）小明還想探究小車所受空氣阻力與物體迎風(fēng)面積是否有關(guān)，請你幫他設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，并簡述你的實(shí)驗(yàn)方案．
①簡要做法：

保持風(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

；
②分析論證：a．如果

小車所受的空氣阻力不相等

，小車所受空氣阻力與物體迎風(fēng)面積有關(guān)．
b．如果

小車受的空氣阻力相等

，小車所受空氣阻力與物體迎風(fēng)面積無關(guān)．
（4）你認(rèn)為影響物體所受空氣阻力大小的因素可能還有

物體迎風(fēng)面的形狀

（寫出一個(gè)）．

Answer 1

分析：（1）將小車與擋板看作一個(gè)整體，此時(shí)它受到的風(fēng)的“吹力”與彈簧測力計(jì)對它的拉力是一對平衡力，據(jù)此可得出“吹力”的大小；
（2）通過比較低、中、高三個(gè)檔位時(shí)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）運(yùn)動(dòng)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(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，從而進(jìn)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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小
①簡要做法：保持風(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；
②分析論證：a．如果小車所受的空氣阻力不相等，小車所受空氣阻力與物體迎風(fēng)面積有關(guān)．
b．如果小車受的空氣阻力相等，小車所受空氣阻力與物體迎風(fēng)面積無關(guān)．
（4）影響物體所受空氣阻力大小的因素可能還有：物體迎風(fēng)面的形狀、物體表面光滑程度、空氣密度等．
故答案為：（1）二力平衡；（2）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；小車所受的空氣阻力不相等；小車受的空氣阻力相等；（4）物體迎風(fēng)面的形狀．

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(shí)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．