Question

逆风骑自行车时，风速越大，行走越困难，这是因为受到空气阻力的作用．物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢？小明猜想可能与风速有关．为验证以上猜想，小华选用了如下器材：可调速电风扇（高、中、低三档）、弹簧测力计、光滑玻璃板、小车．设计了如图所示实验．

（1）小华用电风扇向小车及挡板吹风，来探究小车运动时受到的空气阻力．他向左水平匀速拉动弹簧测力计，根据______的知识，通过弹簧测力计即可测出小车受到的空气阻力．
（2）小华在探究“小车所受空气阻力与风速”关系时，保持其它条件相同情况下，测得数据如下：

风速	低	中	高
小车受到的空气阻力/N	0.8	2.2	3.8

通过对表中数据分析，可得出的结论是：______．
（3）你认为影响物体所受空气阻力大小的因素可能还有______（写出一个）．
（4）如果在步骤（1）中，如果把光滑玻璃板换成粗糙的木板，则测力计的读数______小车受到的空气阻力．（选填“大于”、“等于”或“小于”）

Answer 1

【答案】分析：（1）将小车与挡板看作一个整体，此时它受到的风的阻力与弹簧测力计对它的拉力是一对平衡力，据此可得出阻力的大小；
（2）通过比较低、中、高三个档位时小车受到的阻力情况，结合控制变量法的要求，可得出相应的结论；
（3）运动物体的形状，空气的温度等都有可能成为影响空气阻力大小的因素；
（4）光滑的玻璃板，摩擦力很小可以忽略，但是粗糙的木板摩擦力就不能忽略了．
解答：解：（1）空气的阻力无法直接进行测量，因此，我们采用转换法的思想，通过二力平衡将空气的阻力转换为弹簧测力计对小车的拉力，从而进行间接测量；
故答案为：二力平衡．
（2）分析表中数据可知，迎风面积相同，风速越大时，小车所受阻力的变化情况0.8N＜2.2N＜3.8N，说明阻力也越大，因此可得出结论：在迎风面积相同时，风速越大，阻力越大；
故答案为：在迎风面积相同时，风速越大，阻力越大．
（3）除了前面研究的较为明显的迎风面积、风速两个因素外，物体的形状、空气的温度等也可能会对空气阻力的大小造成影响．
故答案为：物体的形状（或空气的温度等）
（4）如果在步骤（1）中，如果把光滑玻璃板换成粗糙的木板，弹簧测力计的拉力不但要克服风的阻力，还要克服木板的摩擦力，因此示数会变大，大于空气阻力．．
故答案为：大于．
点评：（（1）通过转换法和二力平衡的原理，将空气的阻力转换为弹簧测力计对小车的拉力来进行测量，较为巧妙；
（2）同时对实验过程中控制变量法的运用也是实验成功的关键．如：选择玻璃板表面是为了减小摩擦对测量的影响，选择同一形状的挡板是为了避免物体形状对测量的影响等．