题目内容

13.阅读短文,回答问题
小明在观看体育比赛节目时发现自行车赛车手在比赛时,总是穿紧身衣服,弯着身体;同时他还注意到游泳运动员游泳时也是穿的紧身衣服.生活中刮风下雨,人们打伞逆风前行较为困难,有时还将伞打在半开状态利于前行;风速加大,不论是骑单车或步行,人都会感到更为困难.来到学校他和同学讨论提出这样的猜想:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关.于是他们在老师的帮助下对这一猜想进行了探究,过程如下:
A.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设.
B.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图(a)是对应的路程一时间图线.然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度一时间图线,如图(b) 中图线1、2、3、4、5所示.
C.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设.
 t/s s/m
 0.0 0.000
 0.4 0.036
 0.8 0.469
 1.2 0.957
 1.6 1.447
 2.0 x
回答下列提问:
(1)与上述过程中B步骤相应的科学探究环节是实验和收集证据.
(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做匀速直线运动,表中x处的值为1.937m.
(3)则观察图 (b)中单个纸杯的速度一时间图线1可知,小纸杯最后做匀速直线运动,此时,它所受空气的阻力等于自身重力(选填“大于”、“小于”或“等于”).
(4)单个纸杯和5只叠放纸杯比较,在它们各自到达匀速运动时所受的空气阻力之比为f1:f5=1:5.
(5)再结合图(b)中的图线1和图线5可知,物体运动时遇到的阻力确实随着速度的增加而增大,但不成正比例关系,理由是:速度之比明显不等于阻力之比1:5.

分析 (1)与B步骤相应的科学探究环节是实验和收集证据;
(2)匀速直线运动,路程和时间成正比,匀速直线运动的路程时间图象是一条直线;
根据表格中数据结合图象计算出单个纸杯做匀速直线运动的速度,然后计算出2.0s时的路程,也可根据做匀速直线运动的物体,相同时间通过的路程相等计算;
(3)根据二力平衡条件的知识判断做匀速直线运动时阻力与重力的关系;
(4)根据做匀速直线运动时阻力等于重力的特点进行分析;
(5)分析速度的关系及阻力的关系得出结论.

解答 解:
(1)与B步骤相应的科学探究环节是实验和收集证据;
(2)图(a)中的AB段是一条直线,反映了运动物体在做匀速直线运动;
由图象知,纸杯从1.0s后开始做匀速直线运动,根据匀速直线运动的规律得出相等的时间内通过的位移相同,所以x=1.447m+(1.447-0.957)m=1.937m;
(3)当小纸杯做匀速直线运动时,重力与阻力是一对平衡力,所以小纸杯所受空气的阻力等于自身重力;
(4)单个纸杯和5只叠放纸杯在做匀速直线运动时,受到的阻力都等于自身重力,所以在它们各自到达匀速运动时所受的空气阻力之比为f1:f5=1:5;
(5)由图线1和图线5,由以上分析,5的阻力是1的阻力的5倍,5的速度大于1的速度,但不是1的速度的5倍,所以物体运动时遇到的阻力与速度不成正比.
故答案为:(1)实验和收集证据;(2)匀速直线;1.937;(3)等于;(4)1:5;(5)速度之比明显不等于阻力之比1:5.

点评 此题探究运动物体所受空气阻力是否与其运动速度有关的实验,考查了匀速直线运动的速度、路程、时间的计算,同时考查了二力平衡条件在实验中的应用,同时考查了根据数据和图象分析问题的能力,难度较大.

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