Question

17．归纳与探究--研究升力的大小：
一块平板以一定的冲角（平板与水平方向的夹角）α在空气中水平运动时，平板会受到一个竖直向上的升力F_L（如图1），升力大小F_L与空气的密度p、平板的速度v、平板的面积S直角的关系，顶点数据如下表：

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，其中比例系数k=0.6Ns²/（kg•m）（填上数值）；
（2）将表格中的数据填写完整；
（3）如果将这个比例系数k叫做升力系数．它的大小与冲角α的关系如下数据：

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

由表中数据可以看出：冲角越大，升力系数越大；但是，当冲角超过一定角度时，升力系数反而减小．上述关系可以用图象2中的图线甲来表示．

Answer 1

分析 （1）由题平板受到一个竖直向上的升力F_L大小与空气的密度ρ、平板的速度v、平板的面积S有关系，根据表格数据，根据控制变量法得到F_L与它们的关系开得出关系式；
（2）将第5次实验数据代入升力的关系式计算升力大小；
（3）分析表格中的数据，观察其升力系数和冲角的关系，联系图2中有关这两个量的坐标图，即可解决．

解答 解：
（1）由题升力F_L大小与空气的密度ρ、平板的速度v、平板的面积S有关系，根据控制变量法，
由表中1、2两次数据，v与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、平板的面积S一定时，平板受到升力F_L与空气的密度ρ成正比；
由表中2、3两次数据，ρ与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：空气的密度ρ、平板的面积S一定时，平板受到升力F_L与平板的速度v²成正比；
由表中3、4两次数据，ρ与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：空气的密度ρ、平板的速度v一定时，平板受到升力F_L与平板的面积S成正比；
综上所述可得：升力大小F_L=kρv²S，
由第1次数据可得：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次数据可得升力：
F_L=0.6Ns²/（kg•m）×3kg/m³×（6m/s）²×2m²=129.6N；
（3）由表中数据升力系数与冲角的关系不难看出，冲角越大，升力系数越大；但是，当冲角超过一定角度时，升力系数反而减小，即升力系数随冲角的变化关系是：其随着冲角的变大，升力系数先变大，后变小，由图象中的图线可知，可以用甲来表示．
故答案为：（1）ρv²S；0.6；（2）129.6；（3）甲．

点评 本题考查了控制变量法的运用能力和数据、图象的分析能力，能正确的理解题目所提示的信息，并有一定的数据解读能力是解决该题的关键，此题有一定的难度．