某中学九年级科技活动小组用一些大小不同的正方形塑料薄膜,细绳以及回形针制作了一些降落伞,如图所示.其中,有的同学在降落伞下部挂一枚回形针,有的挂两枚甚至更多的回形针.同学们将降落伞从教学楼4楼阳台(距地面高度10m)释放降落伞,并测量其降落至地面的时间.(塑料薄膜和细绳的自重忽略不计)
(1)请说出可能影响降落伞下落时间的一个因素.
(2)预测这个因素变化(增大或减小)时,降落伞下落时间会发生什么变化.
(3)请设计一个实验探究方案,检验你的预测是否正确,并写出实验步骤.
①根据你的实验方案进行探究,应该选用哪些实验器材?
②实验步骤:
答案:
分析:(1)物体从高处下落到地面的速度,取决于它的受力情况,下落过程中受到重力和空气阻力的作用;
(2)下落时间由重力和空气阻力的差值决定,这个差值越大下落时间越短,差值越小下落时间越长;
(3)探究这两个因素的影响时,必须采用控制变量法的思想,控制重力就是控制伞下所挂回形针的数量,控制空气阻力就是控制降落伞的体积也就是塑料薄膜的面积.
解答:解:(1)物体下落速度与受力情况有关,受到重力和空气阻力两个力的共同作用,重力取决于伞下所挂回形针的数量,空气阻力取决于它的体积即塑料薄膜的面积大小;
(2)①回形针的数量增大时,伞的重力增大,空气阻力不变,下落速度会加快,下落时间减少;回形针的数量减少时,伞的重力减小,空气阻力不变,下落速度会变慢,下落时间增加;
②塑料薄膜的面积增大时,空气阻力增大,伞的重力不变,下落速度变慢,下落时间增加;塑料薄膜的面积减小时,空气阻力减小,伞的重力不变,下落速度加快,下落时间减少;
(3)实验器材除了回形针、塑料薄膜外,测量时间需要秒表,测量正方形塑料薄膜面积需要刻度尺.设计实验时控制回形针数量和塑料薄膜面积两个因素中的一个,改变另一个因素,秒表记录下落的时间就可以得出正确结论.
故答案为:(1)伞下挂回形针的数量(或塑料薄膜的面积大小);
(2)数量增大时,下落时间减少;数量减小时,下落时间增加.(塑料薄膜面积增大时,下落时间增加;塑料薄膜面积减小时,下落时间减少);
(3)可以设计不同的实验方案(测量时间或相互比较),选择的器材只要与设计的实验方案相符即可得分.
①不同数量的回形针(或薄膜面积不同的降落伞)、秒表(或其他计时工具)
②实验步骤:可选下列方案之一或其他合理方案.
方案一:直接测量降落伞下落时间.其实验步骤为:
A、任选一只降落伞从阳台释放,测量其下落时间t1,
B、改变降落伞(所挂回形针数量不同或薄膜面积不同)重复实验,测量下落时间t2,比较t1、t2的大小.
方案二:两个不同降落伞同时从同一高度开始下落,比较落地的先后.
A、让两只不同的降落伞(所挂回形针数量不同或薄膜面积不同)同时从阳台释放,
B、观察比较它们落地的先后顺序,先落地的下落快,后落地的下落慢.