降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具,广泛用于应急救生、空投物资等。某STEM项目学习小组同学对降落伞下降的速度与哪些因素有关产生了兴趣,并开展了以下实验。
[实验器材]①纱布、棉布、防水布;②小沙包若干;③剪刀、刻度尺、透明胶带、绳子、天平。
[提出问题]降落伞下降的速度与哪些因素有关?
[建立假设]
假设一:降落伞下降的速度与伞面材料有关;
假设二:降落伞下降的速度与伞面面积有关;
假设三:降落伞下降的速度与伞和重物的总质量有关。
[收集证据]如图,将沙包挂在降落伞上,并使它从同一高度自由下落。实验时,同学们发现实验器材中缺少一种测量工具_____,完善实验器材后继续实验,获得以下数据。
组别 | 伞面材料 | 伞面面积(cm2) | 伞和重物的 总质量(g) | 降落时间(s) |
第1次 | 第2次 | 第3次 | 平均 |
1 | 纱布 | 1200 | 100 | 8.6 | 8.5 | 8.7 | 8.6 |
2 | 棉布 | 1200 | 100 | 9.3 | 9.5 | 9.4 | 9.4 |
3 | 防水布 | 1200 | 130 | 10.7 | 10.8 | 10.9 | 10.8 |
4 | 防水布 | 1500 | 130 | 13.1 | 13.4 | 13.4 | 13.3 |
[得出结论]分析上述数据,发现降落伞下降的速度与_____有关。
[思考讨论]进一步分析发现,针对建立的假设,所收集的证据并不完整,请你在答题卷的表格中将实验方案补充完整。_____
答案:
秒表 伞面材料、伞面面积
组别
伞面材料
伞面面积(cm2)
伞和重物的总质量(g)
降落时间(s)
第1次
第2次
第3次
平均
1
纱布
1200
100
8.6
8.5
8.7
8.6
2
棉布
1200
100
9.3
9.5
9.4
9.4
3
防水布
1200
130
10.7
10.8
10.9
10.8
4
防水布
1500
130
13.1
13.4
13.4
13.3
5
纱布
1200
130
【解析】
[1]实验中需要测量降落伞降落所用的时间,故需要用到秒表。
[2]根据3和4的实验数据可知,在伞的总质量、材料相同时,伞面面积越大,所用的时间越长,即降落伞下降的速度与伞面面积有关;根据和2的实验数据可知,在伞的总质量、伞面面积相同时,伞的材料不同,所用的时间不同,即降落伞下降的速度与伞的材料有关;即:降落伞下降的速度与伞面材料、伞面面积有关。
[3]实验中需要探究降落伞下降的速度与伞和重物的总质量是否有关,需要控制伞的材料和伞面面积相同,改变质量的大小,所以需要添加的数据为组别5,如下表所示:
组别
伞面材料
伞面面积(cm2)
伞和重物的总质量(g)
降落时间(s)
第1次
第2次
第3次
平均
1
纱布
1200
100
8.6
8.5
8.7
8.6
2
棉布
1200
100
9.3
9.5
9.4
9.4
3
防水布
1200
130
10.7
10.8
10.9
10.8
4
防水布
1500
130
13.1
13.4
13.4
13.3
5
纱布
1200
130