试题

题目:
(2005·黄冈)物体在流体(液体和气体)中运动时,受到的阻碍物体运动的力,叫流体阻力.这种阻力的大小与哪些因素有关呢?
青果学院
(1)请仔细观察如图所示的应用实例,对影响流体阻力的因素提出一种猜想:
流体阻力可能与运动物体外部形状有关.
流体阻力可能与运动物体外部形状有关.
[题(3)中的猜想除外];
(2)根据你的猜想,请设计一个实验方案来验证;
可以做几辆质量相等而外形分别为长方体、正方体、椭圆的小船,用弹簧测力计以同样的速度拉动小船在水中做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数
可以做几辆质量相等而外形分别为长方体、正方体、椭圆的小船,用弹簧测力计以同样的速度拉动小船在水中做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数

(3)小刚同学猜想:流体阻力可能与运动物体表面粗糙程度有关.
他设计了如下的实验方案:
①用弹簧秤拉一艘底面光滑的船模型在水中运动,记下弹簧秤的示数F1
②用弹簧秤拉另一艘底面粗糙的船模型在水中运动,记下弹簧秤的示数F2
③通过比较F1与F2的大小,就能得出物体受到流体阻力是否与物体表面粗糙程度有关.
请你对小强同学的实验方案中存在的问题,进行评估(只需写出一条评估意见):
两只小船的外形是否相同,质量是否相等没有控制
两只小船的外形是否相同,质量是否相等没有控制

答案
流体阻力可能与运动物体外部形状有关.

可以做几辆质量相等而外形分别为长方体、正方体、椭圆的小船,用弹簧测力计以同样的速度拉动小船在水中做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数

两只小船的外形是否相同,质量是否相等没有控制

解:(1)飞机降落时的阻力伞是为了增大流体阻力;潜艇、汽车设计成流线型是为了减小流体阻力;根据图中提供的三者的形状,对影响流体阻力的因素可以提出一种猜想:流体阻力可能与运动物体外部形状有关.
(2)采用控制变量法,可以做几辆质量相等而外形分别为长方体、正方体、椭圆的小船,用弹簧测力计以同样的速度拉动小船在水中做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数.
(3)由于物体所受流体阻力的大小有多个因素有关,而在实验中,只控制了两只小船的表面粗糙程度不同,其他因素如小船的形状、质量等都没有控制,故不符合控制变量法的操作要求.
故答案为:(1)流体阻力可能与运动物体外部形状有关;
(2)可以做几辆质量相等而外形分别为长方体、正方体、椭圆的小船,用弹簧测力计以同样的速度拉动小船在水中做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数;
(3)两只小船的外形是否相同,质量是否相等没有控制.
考点梳理
力作用的相互性;流体压强与流速关系的探究实验.
(1)图示物体在运动过程中,都要受到流体阻力的作用.有时为了增大阻力,有时为了减小阻力.
根据如图所示的应用实例和实际生活经验,不难发现各自的外观形状不一样,据此可以提出探究的问题.
(2)由于物体在运动过程中受到的阻力大小与多个因素有关:物体的形状、流体的种类、物体运动的速度等,因此在设计探究实验时,要利用控制变量法,探究与哪个因素的关系,就要只让这一个因素改变,其他因素都不变.
(3)由于物体所受流体阻力的大小有多个因素有关,实验时要用到控制变量法,因此在评估该实验时,可以从其是否符合控制变量法的操作要求去分析.
本题属于学生实验探究能力题,要求学生能够灵活运用控制变量法解决实际问题.
实验题;压轴题;实验评估题;控制变量法;转换法.
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