Question

9．某小組同學(xué)探究運動球體所受空氣的阻力大小與哪些因素有關(guān)，他們選用若干重力、橫截面積不同的光滑小球放在水平面上，利用吹風(fēng)機(jī)控制風(fēng)速．向小球吹風(fēng)，當(dāng)小球靜止時，觀察并記錄輕質(zhì)彈簧被小球壓縮的距離，實驗方法如圖所示，實驗數(shù)據(jù)記錄在表一、表二中．
表一

實驗序號	重力（牛）	風(fēng)速（米/秒）	橫截面積（米2）	彈簧被壓縮距離（厘米）
1	1	1	0.1	2
2	2	1	0.1	2
3	3	1	0.1	2

表二

實驗序號	重力（牛）	風(fēng)速（米/秒）	橫截面積（米2）	彈簧被壓縮距離（厘米）
4	1	1	0.1	2
5	1	1	0.2	4
6	1	1	0.3	6

①如圖是吹風(fēng)機(jī)向左吹風(fēng)時，小球相當(dāng)于在風(fēng)中向右（選填“左”或“右”）運動．
②實驗中，他們是通過彈簧被壓縮距離來反映小球所受阻力大小．
③分析比較表一的實驗數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得初步結(jié)論：當(dāng)運動小球的橫截面積和速度均相同時，小球所受空氣阻力與小球重力無關(guān)．
④分析比較表二的實驗數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得初步結(jié)論：當(dāng)運動小球的速度相同時，小球的橫截面積越大，小球所受空氣阻力也越大．
⑤完成上述實驗后，該小組同學(xué)猜想：運動球體所受空氣阻力還可能跟物體的運動速度有關(guān)．為了利用現(xiàn)有器材驗證這一猜想，請你在表三中填寫實驗前應(yīng)該預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，以體現(xiàn)實驗方案．
表三

實驗序號	重力（牛）	風(fēng)速（米/秒）	橫截面積（米2）	彈簧被壓縮距離（厘米）
7	1
8	1
9	1

Answer 1

分析 （1）相對于參照物有位置的變化則物體是運動的，沒有位置的變化則物體是靜止的；
（2）由表知所受阻力的大小是通過彈簧被壓縮距離來反映，這是轉(zhuǎn)換法；
（3）（4）根據(jù)控制變量法的思想分析表一和表二，從而得出結(jié)論；
（5）用控制變量法的思想來分析填寫數(shù)據(jù)．

解答 解：①吹風(fēng)機(jī)向左吹風(fēng)時，以風(fēng)為參照物，小球與風(fēng)有位置的變化，故小球相當(dāng)于在風(fēng)中向右移動；
②小球受到空氣對它向左的阻力和彈簧對它向右的彈力而處于平衡狀態(tài)，它們大小相等；
又因為彈簧對小球向右的推力和小球?qū)�彈簧向左的壓力是相互作用力，它們大小也相等，故小球受到空氣的阻力和小球�(qū)�彈簧的壓力大小相等，因此可以用彈簧被壓縮的距離來反映小球所受阻力大�。�
③分析表一中數(shù)據(jù)可知，橫截面積相同，風(fēng)速相同時，物體的重力不同，彈簧被壓縮距離相同，即小球所受阻力相同，故得出：當(dāng)運動小球的橫截面積和速度均相同時，小球所受空氣阻力與小球重力無關(guān)；
④分析表二中數(shù)據(jù)可知，風(fēng)速相同時，物體的重力相同，橫截面積不相同，彈簧被壓縮距離不同，即小球所受阻力相同，故得出：當(dāng)運動小球的速度相同時，小球的橫截面積越大，小球所受空氣阻力也越大；
⑤用控制變量法的方法，要研究運動球體所受空氣阻力還可能跟物體的運動速度有關(guān)，需保持物體的重力相同、橫截面積相同、風(fēng)速不同，從而得出阻力與風(fēng)速的關(guān)系．表格如下所示：

實驗序號	重力（牛）	風(fēng)速（米/秒）	橫截面積（米2）	彈簧被壓縮距離（厘米）
7	1	1	0.1
8	1	2	0.1
9	1	3	0.1

故答案為：①右；
②彈簧被壓縮距離；
③當(dāng)運動小球的橫截面積和速度均相同時，小球所受空氣阻力與小球重力無關(guān)；
④當(dāng)運動小球的速度相同時，小球的橫截面積越大，小球所受空氣阻力也越大；
⑤表格見上．

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)換為彈簧被壓縮的距離來進(jìn)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．