Question

为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．
（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车

 

（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点
（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的  时间  t与速度v的数据如下表：

时间t（s）	0	0.50	1.00	1.50	2.00	2.50
速度（m/s）	0.12	0.19	0.23	0.26	0.28	0.29

请根据实验数据作出小车的v-t图象．
（3）请根据v-t图象说明阻力的变化规律，并简要阐述理由．

Answer 1

分析：本题以探究运动物体所受空气阻力与速度的关系实验为背景，考查对基本实验（探究加速度与力的关系）变通与创新能力．实验原理是牛顿第二定律．利用题中数据可建立v-t图象，由v-t图象可得到不同速度时的加速度，再由牛顿第二定律可得到不同速度时的空气阻力，这就可以直到空气阻力与速度的关系．

解答：解（1）由于纸带长度有限，为了能在有限长度的纸带上打出更多可用的点，应该先接通电源再释放纸带．
（2）合理选取坐标刻度，尽可能使图象“充满”坐标平面，利用题中所给数据描点连线，得到小车的v-t图象如图所示．

（3）由小车的v-t图象可知，随小车速度的增大，其加速度（图象斜率）变小，由牛顿第二定律可知，小车所受合外力随速度增大而减小．由于小车所受拉力大小一定，摩擦力已经平衡掉，所以合力减小必是由空气阻力增大引起的．所以，随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大．
故答案是：（1）之前
（2）作出的v-t图象如图所示
（3）在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大．
故答案为：（1）之前  （2）如右图所示．
（3）在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大

点评：本题以探究运动物体所受空气阻力与速度的关系实验为背景，考查对基本实验（探究加速度与力的关系）变通与创新能力，所以我们要对书本上的实验问题掌握到位．