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【题目】在学习《速度》一节内容后,同学们想探究纸锥下落快慢与锥角以及扇形半径的关系。他们用普通复印纸裁出3个不同规格的扇形纸片,制成了如图甲所示的3个纸锥,实验中纸锥每次从相同高度由静止释放,用秒表多次测量每个纸锥下落的时间,取平均值后记录在表格中。

纸锥编号

下落高度h/m

扇形纸片半径r/cm

剪掉的扇形圆心角θ/°

纸锥锥角α/°

下落时间t/s

1

1.9

10

90

81.9

2.20

2

1.9

10

135

71.1

1.84

3

1.9

5

90

81.9

2.20

(1)对于纸锥下落前的初始位置,有乙图所示的两种摆放方式,正确的是____(选填“A“或“B”)。

(2)分析表中数据,得出的结论是纸锥下落快慢与半径____,与锥角_____(选填“有关”、“无关”)。

(3)小明随后用同种纸张制成了质量相等的两个纸锥如图丙,其中4号纸锥的锥角比5号纸锥的锥角大,如果从相同的高度同时由静止释放两个纸锥,以下选项正确的是_____

A.4号纸锥先到地面 B.5号纸锥先到地 C.两个纸锥同时到达地面

(4)本实验运用了____的研究方法。

【答案】A 无关 有关 B 控制变量

【解析】

(1)为了比较纸锥下落的快慢,需使纸锥从同一高度落下,然后采用相同的时间比距离,也可以采用相同的距离比时间的方法。

(2)根据控制变量法分析纸锥下落快慢与锥角以及扇形半径的关系,得出结论。

(3)根据(2)得出的纸锥下落快慢与锥角的关系做出判断。

(4)研究一个物理量与多个因素的关系时,常采用控制变量法,将多因素问题转化为单因素问题,使问题简单明了、易于研究

(1)为了比较纸锥下落的快慢,应把两个纸锥拿到同一高度同时由静止释放。图乙A中两纸锥的下端高度相同,图乙B中两纸锥的上端高度相同,而落地时是下端触地,故应选图A的位置释放,然后记录下落至地面的时间。

(2)根据表格中编号为1、2的数据可知,下落高度、纸锥扇形半径相同,纸锥锥角不同,纸锥锥角越大,下落时间越长,下落速度越慢。根据表格中编号为1 、3的数据可知,下落高度相同,纸锥锥角相同,纸锥扇形半径不同,下落时间相同,下落速度相同,即纸锥下落速度与纸锥扇形半径无关。

综合分析得出结论:纸锥下落快慢与纸锥扇形半径无关,与纸锥锥角有关,纸锥锥角越大,下落时间越长,下落速度越慢。

(3)由图可知,4号纸锥的锥角比5号纸锥的锥角大,根据(2)的结论可知,4号纸锥的下落时间长,下落速度慢,即5号纸锥先到地,故答案为B。

(4)在探究纸锥下落快慢与锥角以及扇形半径的关系时,分别进行了两个探究过程:保持扇形半径相同,改变锥角大小;保持锥角大小不变,改变扇形半径,所以采用的是控制变量法。

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