Question

13．快速骑自行车，我们会感到空气阻力，而且骑车速度越快，感觉空气阻力越大．由此小华同学猜想：物体所受空气阻力大小与物体运动的速度大小有关．

在一个无风的周末，小华和爸爸开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上．小华打开汽车天窗，将如图所示装置放在汽车车顶．爸爸依次以5m/s、10m/s、15m/s、20m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离，小华依次将汽车不同行驶速度时的弹簧测力计的示数记录在如表中．根据二力平衡，弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力．

汽车速度v/（m•s-1）	5	10	15	20
弹簧测力计示数F/N	0.1	0.5	1.1	1.9

（1）实验装置中用小车而不是木块，并将其放在表面平滑的木板上，目的是为了减小摩擦力对实验结果的影响．
（2）分析如表中的实验数据可知，物体运动速度越大，所受空气阻力越大．
（3）实验完毕后，小华又进行了新的思考：空中下落的物体速度会增大，那么从足够高的高空下落的雨滴速度会不会一直增大，其所受的空气阻力会不会也一直增大？在老师的指导下，小华知道了：若雨滴所受空气阻力小于重力，则雨滴下落速度继续增大；若下落雨滴所受空气阻力大于重力，则雨滴下落速度减小．请你根据老师的上述指导和本实验结论并结合所学物理知识分析：一滴质量为2g的雨滴从高空下落时（假设在无风天气，雨滴下落高度足够大），所受到的最大阻力f=0.02N，此后雨滴做匀速直线运动（g取10N/kg）．
（4）你认为运动物体受到的空气阻力大小还与物体的形状（或横截面积或风速）有关．

Answer 1

分析 （1）根据减小摩擦力的方法进行分析；
（2）分析表格中数据速度和测力计示数的变化得出结论；
（3）根据物体受到的阻力与速度的关系结合二力平衡的知识进行分析；
（4）根据平时的经验分析，运动物体受到的空气阻力大小还可能与物体的形状、横截面积、风速、空气密度有关．

解答 解：（1）用小车，将滑动摩擦变为滚动摩擦，放在表面平滑的木板上，减小了接触面的粗糙程度，所以可以减小摩擦力；
（2）由表中的实验数据可知，汽车的速度增大，测力计的示数增大，可知受到的空气阻力增大；
（3）根据老师的指导，若雨滴所受空气阻力小于重力，则雨滴下落速度继续增大，所以当雨滴达到一定速度时，此时阻力等于重力，f=G=mg=2×10^-3kg×10N/kg=0.02N
由于重力和阻力相等，雨滴受力平衡，所以雨滴将匀速下降；
（4）运动物体受到的空气阻力大小可能与物体的形状、横截面积或风速有关．
故答案为：（1）摩擦力；（2）越大；（3）0.02；匀速直线；（4）物体的形状（或横截面积或风速）．

点评 此题是探究物体所受空气阻力大小与物体运动的速度大小的关系，考查了学生对实验数据的分析，影响摩擦力大小的因素及根据新知识解决问题的能力，能够考查学生的应变能力．