Question

9．某小组同学探究运动球体所受空气的阻力大小与哪些因素有关，他们选用若干重力、横截面积不同的光滑小球放在水平面上，利用吹风机控制风速．向小球吹风，当小球静止时，观察并记录轻质弹簧被小球压缩的距离，实验方法如图所示，实验数据记录在表一、表二中．
表一

实验序号	重力（牛）	风速（米/秒）	横截面积（米2）	弹簧被压缩距离（厘米）
1	1	1	0.1	2
2	2	1	0.1	2
3	3	1	0.1	2

表二

实验序号	重力（牛）	风速（米/秒）	横截面积（米2）	弹簧被压缩距离（厘米）
4	1	1	0.1	2
5	1	1	0.2	4
6	1	1	0.3	6

①如图是吹风机向左吹风时，小球相当于在风中向右（选填“左”或“右”）运动．
②实验中，他们是通过弹簧被压缩距离来反映小球所受阻力大小．
③分析比较表一的实验数据及相关条件，可得初步结论：当运动小球的横截面积和速度均相同时，小球所受空气阻力与小球重力无关．
④分析比较表二的实验数据及相关条件，可得初步结论：当运动小球的速度相同时，小球的横截面积越大，小球所受空气阻力也越大．
⑤完成上述实验后，该小组同学猜想：运动球体所受空气阻力还可能跟物体的运动速度有关．为了利用现有器材验证这一猜想，请你在表三中填写实验前应该预设的数据，以体现实验方案．
表三

实验序号	重力（牛）	风速（米/秒）	横截面积（米2）	弹簧被压缩距离（厘米）
7	1
8	1
9	1

Answer 1

分析 （1）相对于参照物有位置的变化则物体是运动的，没有位置的变化则物体是静止的；
（2）由表知所受阻力的大小是通过弹簧被压缩距离来反映，这是转换法；
（3）（4）根据控制变量法的思想分析表一和表二，从而得出结论；
（5）用控制变量法的思想来分析填写数据．

解答 解：①吹风机向左吹风时，以风为参照物，小球与风有位置的变化，故小球相当于在风中向右移动；
②小球受到空气对它向左的阻力和弹簧对它向右的弹力而处于平衡状态，它们大小相等；
又因为弹簧对小球向右的推力和小球对弹簧向左的压力是相互作用力，它们大小也相等，故小球受到空气的阻力和小球对弹簧的压力大小相等，因此可以用弹簧被压缩的距离来反映小球所受阻力大小．
③分析表一中数据可知，横截面积相同，风速相同时，物体的重力不同，弹簧被压缩距离相同，即小球所受阻力相同，故得出：当运动小球的横截面积和速度均相同时，小球所受空气阻力与小球重力无关；
④分析表二中数据可知，风速相同时，物体的重力相同，横截面积不相同，弹簧被压缩距离不同，即小球所受阻力相同，故得出：当运动小球的速度相同时，小球的横截面积越大，小球所受空气阻力也越大；
⑤用控制变量法的方法，要研究运动球体所受空气阻力还可能跟物体的运动速度有关，需保持物体的重力相同、横截面积相同、风速不同，从而得出阻力与风速的关系．表格如下所示：

实验序号	重力（牛）	风速（米/秒）	横截面积（米2）	弹簧被压缩距离（厘米）
7	1	1	0.1
8	1	2	0.1
9	1	3	0.1

故答案为：①右；
②弹簧被压缩距离；
③当运动小球的横截面积和速度均相同时，小球所受空气阻力与小球重力无关；
④当运动小球的速度相同时，小球的横截面积越大，小球所受空气阻力也越大；
⑤表格见上．

点评 本探究实验的设计有一定的新意，通过转换法和二力平衡的原理，将空气的阻力转换为弹簧被压缩的距离来进行测量，较为巧妙，值得我们借鉴．同时对实验过程中控制变量法的运用也是实验成功的关键．