12.(15分)小汽车正在走进我们的家庭,一辆汽车性能的优劣,其油耗标准非常重要.而影响汽车油耗标准最主要的因素是其在行进中所受到的空气阻力.人们发现汽车在高速行驶中所受到的空气阻力f(也称风阻)主要与两个因素有关:(1)汽车正面投影面积S;(2)汽车行驶速度v.某研究人员在汽车风洞实验室中通过模拟实验得到下表所列数据:
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20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
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2.0 |
206 |
464 |
824 |
1291 |
1860 |
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2.5 |
258 |
580 |
1032 |
1614 |
2324 |
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3.0 |
309 |
696 |
1239 |
1936 |
2788 |
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3.5 |
361 |
812 |
1445 |
2258 |
3252 |
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4.0 |
412 |
928 |
1652 |
2581 |
3717 |
(1)由上述数据可得汽车风阻f与汽车正面投影面积S及汽车行驶速度v的关系式为f=________(要求用k表示比例系数).
(2)由上述数据得出k的大小和单位是________.
(3)据推理或猜测,k的大小主要与________、________等因素有关.
解析:(1)控制变量法:S不变,研究表格中某一行中的各个数据,找出f与v2成正比;v不变,研究表格中某一列中的各个数据,找出f与S成正比,即f=kSv2.
(2)把表格中的一组数据(如f=206 N,S=2.0 m2,v=20 m/s)代入上式,得出k=0.26 kg/m3.
(3)与空气密度、车的外形、车的表面情况等因素有关.
答案:(1)kSv2 (2)0.26 kg/m3 (3)与空气密度、车的外形、车表面情况等因素有关