Question

19．小明同学学习了“力”有关知识后，决定探究“风”对纸片作用力的大小．他用电吹风、测力计、迎风面积相同但迎风面形状不同的纸片做了如图1中（a）、（b）、（c）、（d）所示的实验．其中，如图1中（a）、（b）、（c）三次实验时电吹风的风速相同，图（d）实验时电吹风的风速比前三次实验时的风速大．请根据实验现象及相关条件，归纳得出初步结论．
（1）比较（a）、（b）、（c）三图可知：当风速和纸片的迎风面积相同时；纸片的形状不同，风对纸片作用力的大小不同，风对凹形纸片的作用力最大；
（2）比较（a）、（d）两图可知：这个力的大小随着风速的增大而增大．
（3）下面是他们继续研究该力的大小与风速关系的实验数据：

风速/（m/s）	5	10	15	20	25	30
力/N	0.5	2	4.5	8.0	12.5	15

根据以上数据，通过分析推理写出这个新的力与风速的关系式：15-0.02v²；
（4）力F与风速v的关系可以用图2中的图线a来表示．

Answer 1

分析 （1）对纸片的作用力和纸片迎风形状、风速大小两个因素有关，这里采用的是控制变量法．
（2）分别求出这个新力，然后找出新力和速度之间的关系；
（3）根据（2）中的表达式可知，新力与速度的平方成正比，因此图象应该为二次函数图象．

解答 解：（1）分析比较（a）、（b）、（c）三图，当风速和纸片的迎风面积相同时；纸片的形状不同，风对纸片作用力的大小不同，风对凹形纸片的作用力最大．
（2）分析比较（a）、（d）两图当纸片的迎风面积和形状相同时，d图风速大，弹簧测力计的示数大．说明：风对纸片的作用力大．
（3）根据表格数据发现：风速为5m/s时，新力为15N-0.5N=14.5N；
风速为10m/s时，新力为15N-2N=13N；
风速为15m/s时，新力为15N-4.5N=10.5N；
风速为20m/s时，新力为15N-12.5N=2.5N；
风速为25m/s时，新力为15N-2.5N=12.5N；
风速为30m/s时，新力为15N-15N=0N；
故这个新的力与风速的关系式：F=15-0.02v²．
（4）从图象中可知，a为二次函数图象；b为正比例函数图象；c为反比例函数图象，故新的风力F与风速v的关系可以用图象中的图线a来表示．
故答案为：（1）当风速和纸片的迎风面积相同时；纸片的形状不同，风对纸片作用力的大小不同，风对凹形纸片的作用力最大；（2）（a）（d）（3）15-0.02v²；（4）a．

点评 本题主要考查学生对：控制变量法在实验探究中的应用的理解和掌握；对飞机受力分析要准确，能够分析题目中的表格给出的信息，对学生的要求较高．