Question

13．快速騎自行車，我們會(huì)感到空氣阻力，而且騎車速度越快，感覺空氣阻力越大．由此小華同學(xué)猜想：物體所受空氣阻力大小與物體運(yùn)動(dòng)的速度大小有關(guān)．

在一個(gè)無風(fēng)的周末，小華和爸爸開汽車來到郊外一段人車稀少的平直公路上．小華打開汽車天窗，將如圖所示裝置放在汽車車頂．爸爸依次以5m/s、10m/s、15m/s、20m/s的不同速度在平直公路上各勻速行駛一段距離，小華依次將汽車不同行駛速度時(shí)的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)記錄在如表中．根據(jù)二力平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小近似等于小車及擋板受到的空氣阻力．

汽車速度v/（m•s-1）	5	10	15	20
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N	0.1	0.5	1.1	1.9

（1）實(shí)驗(yàn)裝置中用小車而不是木塊，并將其放在表面平滑的木板上，目的是為了減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．
（2）分析如表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體運(yùn)動(dòng)速度越大，所受空氣阻力越大．
（3）實(shí)驗(yàn)完畢后，小華又進(jìn)行了新的思考：空中下落的物體速度會(huì)增大，那么從足夠高的高空下落的雨滴速度會(huì)不會(huì)一直增大，其所受的空氣阻力會(huì)不會(huì)也一直增大？在老師的指導(dǎo)下，小華知道了：若雨滴所受空氣阻力小于重力，則雨滴下落速度繼續(xù)增大；若下落雨滴所受空氣阻力大于重力，則雨滴下落速度減小．請(qǐng)你根據(jù)老師的上述指導(dǎo)和本實(shí)驗(yàn)結(jié)論并結(jié)合所學(xué)物理知識(shí)分析：一滴質(zhì)量為2g的雨滴從高空下落時(shí)（假設(shè)在無風(fēng)天氣，雨滴下落高度足夠大），所受到的最大阻力f=0.02N，此后雨滴做勻速直線運(yùn)動(dòng)（g取10N/kg）．
（4）你認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體受到的空氣阻力大小還與物體的形狀（或橫截面積或風(fēng)速）有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)減小摩擦力的方法進(jìn)行分析；
（2）分析表格中數(shù)據(jù)速度和測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化得出結(jié)論；
（3）根據(jù)物體受到的阻力與速度的關(guān)系結(jié)合二力平衡的知識(shí)進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)分析，運(yùn)動(dòng)物體受到的空氣阻力大小還可能與物體的形狀、橫截面積、風(fēng)速、空氣密度有關(guān)．

解答 解：（1）用小車，將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，放在表面平滑的木板上，減小了接觸面的粗糙程度，所以可以減小摩擦力；
（2）由表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，汽車的速度增大，測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，可知受到的空氣阻力增大；
（3）根據(jù)老師的指導(dǎo)，若雨滴所受空氣阻力小于重力，則雨滴下落速度繼續(xù)增大，所以當(dāng)雨滴達(dá)到一定速度時(shí)，此時(shí)阻力等于重力，f=G=mg=2×10^-3kg×10N/kg=0.02N
由于重力和阻力相等，雨滴受力平衡，所以雨滴將勻速下降；
（4）運(yùn)動(dòng)物體受到的空氣阻力大小可能與物體的形狀、橫截面積或風(fēng)速有關(guān)．
故答案為：（1）摩擦力；（2）越大；（3）0.02；勻速直線；（4）物體的形狀（或橫截面積或風(fēng)速）．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究物體所受空氣阻力大小與物體運(yùn)動(dòng)的速度大小的關(guān)系，考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，影響摩擦力大小的因素及根據(jù)新知識(shí)解決問題的能力，能夠考查學(xué)生的應(yīng)變能力．