Question

某中学九年级科技活动小组用一些大小不同的正方形塑料薄膜，细绳以及回形针制作了一些降落伞，如图所示．其中，有的同学在降落伞下部挂一枚回形针，有的挂两枚甚至更多的回形针．同学们将降落伞从教学楼4楼阳台（距地面高度10m）释放降落伞，并测量其降落至地面的时间．（塑料薄膜和细绳的自重忽略不计）
（1）请说出可能影响降落伞下落时间的一个因素．
（2）预测这个因素变化（增大或减小）时，降落伞下落时间会发生什么变化．
（3）请设计一个实验探究方案，检验你的预测是否正确，并写出实验步骤．
①根据你的实验方案进行探究，应该选用哪些实验器材？
②实验步骤：

Answer 1

【答案】分析：（1）物体从高处下落到地面的速度，取决于它的受力情况，下落过程中受到重力和空气阻力的作用；
（2）下落时间由重力和空气阻力的差值决定，这个差值越大下落时间越短，差值越小下落时间越长；
（3）探究这两个因素的影响时，必须采用控制变量法的思想，控制重力就是控制伞下所挂回形针的数量，控制空气阻力就是控制降落伞的体积也就是塑料薄膜的面积．
解答：解：（1）物体下落速度与受力情况有关，受到重力和空气阻力两个力的共同作用，重力取决于伞下所挂回形针的数量，空气阻力取决于它的体积即塑料薄膜的面积大小；
（2）①回形针的数量增大时，伞的重力增大，空气阻力不变，下落速度会加快，下落时间减少；回形针的数量减少时，伞的重力减小，空气阻力不变，下落速度会变慢，下落时间增加；
②塑料薄膜的面积增大时，空气阻力增大，伞的重力不变，下落速度变慢，下落时间增加；塑料薄膜的面积减小时，空气阻力减小，伞的重力不变，下落速度加快，下落时间减少；
（3）实验器材除了回形针、塑料薄膜外，测量时间需要秒表，测量正方形塑料薄膜面积需要刻度尺．设计实验时控制回形针数量和塑料薄膜面积两个因素中的一个，改变另一个因素，秒表记录下落的时间就可以得出正确结论．

故答案为：（1）伞下挂回形针的数量（或塑料薄膜的面积大小）；
（2）数量增大时，下落时间减少；数量减小时，下落时间增加．（塑料薄膜面积增大时，下落时间增加；塑料薄膜面积减小时，下落时间减少）；
（3）可以设计不同的实验方案（测量时间或相互比较），选择的器材只要与设计的实验方案相符即可得分．
①不同数量的回形针（或薄膜面积不同的降落伞）、秒表（或其他计时工具）
②实验步骤：可选下列方案之一或其他合理方案．
方案一：直接测量降落伞下落时间．其实验步骤为：
 A、任选一只降落伞从阳台释放，测量其下落时间t₁，
 B、改变降落伞（所挂回形针数量不同或薄膜面积不同）重复实验，测量下落时间t₂，比较t₁、t₂的大小．
 方案二：两个不同降落伞同时从同一高度开始下落，比较落地的先后．
 A、让两只不同的降落伞（所挂回形针数量不同或薄膜面积不同）同时从阳台释放，
 B、观察比较它们落地的先后顺序，先落地的下落快，后落地的下落慢．
点评：本题是一道探究设计实验题，符合新课改的理念，考查学生设计实验的能力和用控制变量法研究物理问题的能力，综合性比较好，也是中考考查的热点题型．