题目内容
如图所示，小明同学在“研究空气阻力和速度的关系”时，进行了如下实验：将1个小纸杯、4个、9个叠放在一起的相同小纸杯，由不同高度分别自由落下，当落进竖直墙壁的区域内（砖的厚度相同），用频闪摄影的方式记录小纸杯的位置（认为叠放一起纸杯的体积跟一个纸杯的体积相同）．
（1）从图中可以看出，杯子在落到竖直墙壁的区域内作什么运动？简要说明理由．
（2）从图中可以看出，杯子在落到竖直墙壁的区域内受到的重力和和空气阻力是什么关系？哪一组杯子受到的空气阻力最大？
（3）分析此图，可以得出物体下落时所受空气阻力与运动速度的定性关系是什么？
解：（1）由图可以看出，同一组实验：杯子在相等时间内下落的路程相等，所以杯子做匀速直线运动．
（2）杯子在下落过程中做匀速直线运动，处于平衡状态，又因为在下落过程中，杯子受竖直向下的重力G，空气对杯子竖直向上的阻力f，所以重力与空气阻力相等，G=f．因为第三组有9个杯子，杯子所受重力最大，阻力等于重力，所以第三组杯子所受空气阻力最大．
（3）由图可以看出：在三组实验中，在相等时间t内，三组杯子的路程关系是：S1＜S2＜S3，因为速度V=
，所以V1＜V2＜V3．
由题意知：三组实验中，杯子所受的重力G1＜G2＜G3，又因为空气阻力f=G，所以三组实验中：f1＜f2＜f3．
由以上分析知：V1＜V2＜V3，f1＜f2＜f3，所以物体下落时所受空气阻力与运动速度的定性关系是：物体速度越大空气阻力越大．
答：（1）杯子在落到竖直墙壁的区域内做匀速直线运动，判断的理由是：杯子在相等时间内的路程相等．
（2）杯子在落到竖直墙壁的区域内所受的空气阻力等于重力．第三组受到的空气阻力最大．
（3）物体下落时所受空气阻力与运动速度的定性关系是：物体速度越大空气阻力越大．
分析：（1）频闪照相的时间间隔是相等的，由图中各组实验，求出每两个相邻照片的距离，可判断纸杯的运动状态．
（2）对纸杯受力分析，结合纸杯的运动状态，可确定重力与阻力的关系．
（3）比较三个实验中，杯子速度与阻力的关系，可确定物体下落速度与空气阻力的关系．
点评：本题考查了学生的观察能力与分析能力，对能力要求较强，是一道难题，解题时应细心观察图片，认真分析实验现象．
（2）杯子在下落过程中做匀速直线运动，处于平衡状态，又因为在下落过程中，杯子受竖直向下的重力G，空气对杯子竖直向上的阻力f，所以重力与空气阻力相等，G=f．因为第三组有9个杯子，杯子所受重力最大，阻力等于重力，所以第三组杯子所受空气阻力最大．
（3）由图可以看出：在三组实验中，在相等时间t内，三组杯子的路程关系是：S1＜S2＜S3，因为速度V=
，所以V1＜V2＜V3．由题意知：三组实验中，杯子所受的重力G1＜G2＜G3，又因为空气阻力f=G，所以三组实验中：f1＜f2＜f3．
由以上分析知：V1＜V2＜V3，f1＜f2＜f3，所以物体下落时所受空气阻力与运动速度的定性关系是：物体速度越大空气阻力越大．
答：（1）杯子在落到竖直墙壁的区域内做匀速直线运动，判断的理由是：杯子在相等时间内的路程相等．
（2）杯子在落到竖直墙壁的区域内所受的空气阻力等于重力．第三组受到的空气阻力最大．
（3）物体下落时所受空气阻力与运动速度的定性关系是：物体速度越大空气阻力越大．
分析：（1）频闪照相的时间间隔是相等的，由图中各组实验，求出每两个相邻照片的距离，可判断纸杯的运动状态．
（2）对纸杯受力分析，结合纸杯的运动状态，可确定重力与阻力的关系．
（3）比较三个实验中，杯子速度与阻力的关系，可确定物体下落速度与空气阻力的关系．
点评：本题考查了学生的观察能力与分析能力，对能力要求较强，是一道难题，解题时应细心观察图片，认真分析实验现象．
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