Question

20．閱讀《空氣對(duì)球形物體的阻力》，回答題．
空氣對(duì)球形物體的阻力
日常生活中存在這樣的現(xiàn)象：飛機(jī)、輪船、汽車等交通工具運(yùn)行時(shí)，受到空氣阻力；人在水中游泳、船在水中行駛時(shí)，受到水的阻力；百米賽跑時(shí)，奔跑得越快，我們感到風(fēng)的阻力越大，這是什么原因呢？
查閱相關(guān)資料得知：物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到阻力作用，該阻力叫做流體阻力．流體阻力大小跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)，速度越大，阻力越大；跟物體的橫截面積有關(guān)，橫截面積越大，阻力越大；跟物體的形狀有關(guān)，頭圓尾尖（這種形狀通常叫做流線型）的物體受到的阻力較小．物體從高空由靜止下落，速度會(huì)越來越大，所受阻力也越來越大，下落一段距離后，當(dāng)阻力增加到與重力相等時(shí)，將以某一速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)速度稱為收尾速度．
某科學(xué)活動(dòng)小組做了“球形物體在空氣中下落時(shí)，受到的阻力大小與球的半徑和速度關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，測(cè)量數(shù)據(jù)見下表．（g取10N/kg）

球體編號(hào)	1	2	3
球體質(zhì)量（kg）	2	5	18
球體半徑（×10-2m）	5	5	15
球體收尾速度（m/s）	16	40	40

請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問題：
（1）1號(hào)球受到空氣阻力的最大值是20 N．
（2）分析半徑相同的球，收尾速度的大小與球體質(zhì)量有關(guān)．
（3）對(duì)于3號(hào)球，當(dāng)速度為20m/s時(shí)，受到的空氣阻力小于（填“大于”、“等于”或“小于”）重力．
（4）轎車的外形通常做成流線型，其目的是減小汽車行駛時(shí)受到的阻力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)收尾速度的含義結(jié)合二力平衡分析阻力的大��；
（2）橫向分析1、2數(shù)據(jù)，得出收尾速度與質(zhì)量的關(guān)系；
（3）根據(jù)收尾速度的含義，比較20m/s與收尾速度的關(guān)系，分析此事的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，得出阻力與重力的大小關(guān)系；
（4）流線型是前圓后尖，表面光滑，略象水滴的形狀．具有這種形狀的物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力最小，所以汽車、火車、飛機(jī)機(jī)身、潛水艇等外形常做成流線型．

解答 解（1）對(duì)半徑一定的物體，流體阻力大小跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)，速度越大，阻力越大，阻力最終增加到與重力相等；
1號(hào)小球的收尾速度為16m/s，此時(shí)便是其阻力最大時(shí)的速度；此時(shí)小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡條件，所以f=G=mg=2kg×10N/kg=20N；
（2）橫向比較表中數(shù)據(jù)，由1、2知，小球的半徑相同，球的質(zhì)量越大，收尾速度越大；
（3）由收尾速度的含義，物體從高空由靜止下落，速度會(huì)越來越大，所受阻力也越來越大，下落一段距離后，當(dāng)阻力增加到與重力相等時(shí)，將以某一速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)速度稱為收尾速度．
由表格中數(shù)據(jù)知，3號(hào)小球的收尾速度為40m/s，而20m/s小于其收尾速度，其速度會(huì)逐漸增加，小球在做加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)阻力小于重力，即重力大于阻力；
（4）在空中物體受到的阻力與其速度和橫截面積有關(guān)，轎車的外形常做成流線型，目的是為了減小汽車行駛時(shí)受到的阻力．
故答案為：
（1）20；（2）球體質(zhì)量；（3）小于；（4）減小汽車行駛時(shí)受到的阻力．

點(diǎn)評(píng) 本題以表格、文字呈現(xiàn)信息，考查學(xué)生運(yùn)用有效信息解決實(shí)際問題的能力和控制變量法的運(yùn)用，解題的關(guān)鍵是正確理解收尾速度的含義．