Question

某中學九年級科技活動小組用一些大小不同的正方形塑料薄膜，細繩以及回形針制作了一些降落傘，如圖所示．其中，有的同學在降落傘下部掛一枚回形針，有的掛兩枚甚至更多的回形針．同學們將降落傘從教學樓4樓陽臺（距地面高度10m）釋放降落傘，并測量其降落至地面的時間．（塑料薄膜和細繩的自重忽略不計）
（1）請說出可能影響降落傘下落時間的一個因素．
（2）預測這個因素變化（增大或減小）時，降落傘下落時間會發生什么變化．
（3）請設計一個實驗探究方案，檢驗你的預測是否正確，并寫出實驗步驟．
①根據你的實驗方案進行探究，應該選用哪些實驗器材？
②實驗步驟：

Answer 1

解：（1）物體下落速度與受力情況有關，受到重力和空氣阻力兩個力的共同作用，重力取決于傘下所掛回形針的數量，空氣阻力取決于它的體積即塑料薄膜的面積大小；
（2）①回形針的數量增大時，傘的重力增大，空氣阻力不變，下落速度會加快，下落時間減少；回形針的數量減少時，傘的重力減小，空氣阻力不變，下落速度會變慢，下落時間增加；
②塑料薄膜的面積增大時，空氣阻力增大，傘的重力不變，下落速度變慢，下落時間增加；塑料薄膜的面積減小時，空氣阻力減小，傘的重力不變，下落速度加快，下落時間減少；
（3）實驗器材除了回形針、塑料薄膜外，測量時間需要秒表，測量正方形塑料薄膜面積需要刻度尺．設計實驗時控制回形針數量和塑料薄膜面積兩個因素中的一個，改變另一個因素，秒表記錄下落的時間就可以得出正確結論．

故答案為：（1）傘下掛回形針的數量（或塑料薄膜的面積大小）；
（2）數量增大時，下落時間減少；數量減小時，下落時間增加．（塑料薄膜面積增大時，下落時間增加；塑料薄膜面積減小時，下落時間減少）；
（3）可以設計不同的實驗方案（測量時間或相互比較），選擇的器材只要與設計的實驗方案相符即可得分．
①不同數量的回形針（或薄膜面積不同的降落傘）、秒表（或其他計時工具）
②實驗步驟：可選下列方案之一或其他合理方案．
方案一：直接測量降落傘下落時間．其實驗步驟為：
A、任選一只降落傘從陽臺釋放，測量其下落時間t₁，
B、改變降落傘（所掛回形針數量不同或薄膜面積不同）重復實驗，測量下落時間t₂，比較t₁、t₂的大小．
方案二：兩個不同降落傘同時從同一高度開始下落，比較落地的先后．
A、讓兩只不同的降落傘（所掛回形針數量不同或薄膜面積不同）同時從陽臺釋放，
B、觀察比較它們落地的先后順序，先落地的下落快，后落地的下落慢．
分析：（1）物體從高處下落到地面的速度，取決于它的受力情況，下落過程中受到重力和空氣阻力的作用；
（2）下落時間由重力和空氣阻力的差值決定，這個差值越大下落時間越短，差值越小下落時間越長；
（3）探究這兩個因素的影響時，必須采用控制變量法的思想，控制重力就是控制傘下所掛回形針的數量，控制空氣阻力就是控制降落傘的體積也就是塑料薄膜的面積．
點評：本題是一道探究設計實驗題，符合新課改的理念，考查學生設計實驗的能力和用控制變量法研究物理問題的能力，綜合性比較好，也是中考考查的熱點題型．