Question

10．快速騎自行車，我們會感到空氣阻力，而且騎車速度越快，感覺空氣阻力越大，由此小科同學猜想：物體所受空氣阻力大小與物體運動的速度大小有關．

在一個無風的周末，小科和爸爸開汽車來到郊外一段人車稀少的平直公路上，小科打開汽車天窗，將如圖所示裝置固定在汽車車頂，爸爸依次以4km/h、9km/h、16km/h、23km/h的不同速度在平直公路上各勻速行駛一段距離，小科依次將汽車不同行駛速度時的彈簧測力計的示數記錄在表中，根據二力平衡，彈簧測力計的示數大小近似等于小車及擋板受到的空氣阻力．

汽車速度v/（km/h）	4	9	16	23
彈簧測力計示數F/N	0.1	0.5	2.0	4.0

（1）實驗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對實驗結果的影響．
（2）分析上表中的實驗數據可知，物體運動速度越大，所受空氣阻力越大．
（3）實驗完畢后，小科又進行了新的思考，空中下落的物體速度回增大，那么從足夠高的高空下落的雨滴速度會不會一直增大，其所受的空氣阻力會不會也一直增大？
在老師的指導下，小科知道了：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．
請你根據老師的上述指導和本實驗結論并結合所學物理知識分析，一滴質量為50mg的雨滴
從高空下落時（假設在無風天氣，雨滴下落高度足夠大，雨滴在下落過程中質量不變），所受到的最大阻力f=0.05N，此后雨滴做勻速直線運動（g=10N/kg）．
（4）你認為運動物體受到空氣阻力大小還與物體的形狀（或橫截面積或風速）有關．

Answer 1

分析 （1）根據減小摩擦力的方法進行分析；
（2）分析表格中數據速度和測力計示數的變化得出結論；
（3）根據物體受到的阻力與速度的關系結合二力平衡的知識進行分析；
（4）根據平時的經驗分析，運動物體受到的空氣阻力大小還可能與物體的形狀、橫截面積、風速、空氣密度有關．

解答 解：（1）用小車，將滑動摩擦變為滾動摩擦，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）由表中的實驗數據可知，汽車的速度增大，測力計的示數增大，可知受到的空氣阻力增大；
（3）根據老師的指導，若雨滴所受空氣阻力小于重力，則雨滴下落速度繼續增大，所以當雨滴達到一定速度時，此時阻力等于重力，f=G=mg=5×10^-3kg×10N/kg=0.05N，
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）運動物體受到的空氣阻力大小可能與物體的形狀、橫截面積或風速有關．
故答案為：（1）摩擦；（2）大；（3）0.05；勻速直線；（4）物體的形狀（或橫截面積或風速）．

點評 此題是探究物體所受空氣阻力大小與物體運動的速度大小的關系，考查了學生對實驗數據的分析，影響摩擦力大小的因素及根據新知識解決問題的能力，能夠考查學生的應變能力．