Question

為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規律，某同學采用了“加速度與物體質量、物體受力關系”的實驗裝置（如圖所示）．實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力．
（1）往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車

 

（選填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點
（2）從紙帶上選取若干計數點進行測量，得出各計數點的  時間  t與速度v的數據如下表：

時間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

請根據實驗數據作出小車的v-t圖象．
（3）請根據v-t圖象說明阻力的變化規律，并簡要闡述理由．

Answer 1

分析：本題以探究運動物體所受空氣阻力與速度的關系實驗為背景，考查對基本實驗（探究加速度與力的關系）變通與創新能力．實驗原理是牛頓第二定律．利用題中數據可建立v-t圖象，由v-t圖象可得到不同速度時的加速度，再由牛頓第二定律可得到不同速度時的空氣阻力，這就可以直到空氣阻力與速度的關系．

解答：解（1）由于紙帶長度有限，為了能在有限長度的紙帶上打出更多可用的點，應該先接通電源再釋放紙帶．
（2）合理選取坐標刻度，盡可能使圖象“充滿”坐標平面，利用題中所給數據描點連線，得到小車的v-t圖象如圖所示．

（3）由小車的v-t圖象可知，隨小車速度的增大，其加速度（圖象斜率）變小，由牛頓第二定律可知，小車所受合外力隨速度增大而減小．由于小車所受拉力大小一定，摩擦力已經平衡掉，所以合力減小必是由空氣阻力增大引起的．所以，隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大．
故答案是：（1）之前
（2）作出的v-t圖象如圖所示
（3）在v-t圖象中，速度越大時，加速度越小，小車受到的合力越小，則小車受空氣阻力越大．
故答案為：（1）之前  （2）如右圖所示．
（3）在v-t圖象中，速度越大時，加速度越小，小車受到的合力越小，則小車受空氣阻力越大

點評：本題以探究運動物體所受空氣阻力與速度的關系實驗為背景，考查對基本實驗（探究加速度與力的關系）變通與創新能力，所以我們要對書本上的實驗問題掌握到位．