Question

17．歸納與探究--研究升力的大�。�
一塊平板以一定的沖角（平板與水平方向的夾角）α在空氣中水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，平板會(huì)受到一個(gè)豎直向上的升力F_L（如圖1），升力大小F_L與空氣的密度p、平板的速度v、平板的面積S直角的關(guān)系，頂點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：

次教	p/（ kg/m3）	W （m/s）	S/m2	F1/N
1	1	2	1	2.4
2	2	2	1	4.8
3	2	4	1	19.2
4	2	4	2	38.4
5	3	6	2

（1）升力大小F_L=kρv²S，其中比例系數(shù)k=0.6Ns²/（kg•m）（填上數(shù)值）；
（2）將表格中的數(shù)據(jù)填寫完整；
（3）如果將這個(gè)比例系數(shù)k叫做升力系數(shù)．它的大小與沖角α的關(guān)系如下數(shù)據(jù)：

α/°	0	5	10	15	20	25
k	0.3	0.6	0.9	1.2	1.5	1.3

由表中數(shù)據(jù)可以看出：沖角越大，升力系數(shù)越大；但是，當(dāng)沖角超過一定角度時(shí)，升力系數(shù)反而減�。�上述關(guān)系可以用圖象2中的圖線甲來表示．

Answer 1

分析 （1）由題平板受到一個(gè)豎直向上的升力F_L大小與空氣的密度ρ、平板的速度v、平板的面積S有關(guān)系，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，根據(jù)控制變量法得到F_L與它們的關(guān)系開得出關(guān)系式；
（2）將第5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入升力的關(guān)系式計(jì)算升力大小；
（3）分析表格中的數(shù)據(jù)，觀察其升力系數(shù)和沖角的關(guān)系，聯(lián)系圖2中有關(guān)這兩個(gè)量的坐標(biāo)圖，即可解決．

解答 解：
（1）由題升力F_L大小與空氣的密度ρ、平板的速度v、平板的面積S有關(guān)系，根據(jù)控制變量法，
由表中1、2兩次數(shù)據(jù)，v與S相同，第2次ρ是第1次的2倍，第二次升力F_L也是第一次2倍，由此可得：平板的速度v、平板的面積S一定時(shí)，平板受到升力F_L與空氣的密度ρ成正比；
由表中2、3兩次數(shù)據(jù)，ρ與S相同，第3次v是第2次的2倍，第3次升力F_L是第2次4倍，由此可得：空氣的密度ρ、平板的面積S一定時(shí)，平板受到升力F_L與平板的速度v²成正比；
由表中3、4兩次數(shù)據(jù)，ρ與v相同，第4次ρ是第3次的2倍，第4次升力F_L也是第3次2倍，由此可得：空氣的密度ρ、平板的速度v一定時(shí)，平板受到升力F_L與平板的面積S成正比；
綜上所述可得：升力大小F_L=kρv²S，
由第1次數(shù)據(jù)可得：k=$\frac{{F}_{L}}{ρ{v}^{2}S}$=$\frac{2.4N}{1kg/{m}^{3}×（2m/s）^{2}×1{m}^{2}}$=0.6Ns²/（kg•m）；
（2）由表中第5次數(shù)據(jù)可得升力：
F_L=0.6Ns²/（kg•m）×3kg/m³×（6m/s）²×2m²=129.6N；
（3）由表中數(shù)據(jù)升力系數(shù)與沖角的關(guān)系不難看出，沖角越大，升力系數(shù)越大；但是，當(dāng)沖角超過一定角度時(shí)，升力系數(shù)反而減小，即升力系數(shù)隨沖角的變化關(guān)系是：其隨著沖角的變大，升力系數(shù)先變大，后變小，由圖象中的圖線可知，可以用甲來表示．
故答案為：（1）ρv²S；0.6；（2）129.6；（3）甲．

點(diǎn)評 本題考查了控制變量法的運(yùn)用能力和數(shù)據(jù)、圖象的分析能力，能正確的理解題目所提示的信息，并有一定的數(shù)據(jù)解讀能力是解決該題的關(guān)鍵，此題有一定的難度．