資源簡介

(共17張PPT)
課題研究
猜想
設計
分析
概括
問題
證據
解釋(數據分析和結論)
自主構思
深入分析
完整研究
系統表達
01課堂學習
03研究報告
02課題研究
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
問題的提出
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
人們散步時不覺得空氣有阻力，但跑步時明顯感覺迎面有風阻擋。
自行車行駛時80%的阻力來自空氣阻力，時速38公里和時速35公里所需力量差異高達30%。
人站在高速行駛的敞篷車上時，會感覺到迎面阻擋的風力很大。
01散步跑步
03自行車行駛
02高速敞篷車
經驗說明：空氣阻力的大小跟物體在空氣中運動的速率有關。
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
問題的提出
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
鳥在飛行中受到的阻力是很小的。幾乎所有鳥的身體都有類似的形狀。
成語“樹大招風”提示我們。同樣大的風，作用在大樹上時，由于大樹枝葉粗而多，受力面積大，它受到的力就大。
01鳥流線型身體
02成語“樹大招風”
經驗說明：空氣阻力的大小跟橫截面積等其他條件有關。
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
問題的提出
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
實驗數據表明：1.對比甲乙兩圖可知空氣阻力隨橫截面積的增大而增大；
2.乙圖中手機下落過程中，空氣阻力隨速率的增大而增大。
乙
甲
圖1 手機下落過程中加速度隨時間變化
A
B
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
（閱讀教科書的內容）思考與討論
空氣阻力與
本課題以氣球為研究對象，保持同一氣球體積不變，探究球形物體空氣阻力的大小跟速率的定量關系。
問題1．研究球形物體所受空氣阻力大小與速率關系時，保持其他條件相同，采用了什么方法？
半徑的
01 控制變量法
02 圖像法
問題2．如何根據球形物體所受空氣阻力的數據和速率的數據研究二者的關系？
本課題以氣球為研究對象，保持同一氣球體積不變，探究球形物體空氣阻力的大小跟速率的定量關系。
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
出處：
北航“陸士嘉空氣動力學學生實踐創新基地”在我校風洞實驗室成立——北京三十五中風洞實驗室簡介
圖2 北京三十五中風洞實驗室
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
（閱讀教科書的內容）思考與討論
空氣阻力與
03 平衡法
問題3．懸掛重物的氣球在什么狀態下容易獲取空氣阻力數據？為什么？
圖3 實驗裝置示意圖
問題4．如何判斷氣球在勻速運動？如何求氣球勻速直線運動時的速率？
04 手機拍攝法
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
方法一：手機錄像功能
1.錄制氣球懸掛不同質量重物下落的視頻；
2.打開Tracker軟件，導入視頻，截取氣球下落片段；
3.以重錘線方向為x軸正方向，刻度尺確定比例尺；
4.某一幀中捕捉黑色小球位置，自動搜索不同幀小球的位置；
5.復制下落位置和時間數據，在Excel中擬合直線求出收尾速度。
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
氣球和重物所受的總質量m/g 序號 1 2 3 4 5 6 7
1.3 時刻/s 13.37 13.40 13.43 13.47 13.50 13.53 13.57
位置/m 0.86 0.87 0.89 0.91 0.93 0.95 0.96
2.4 時刻/s 31.73 31.77 31.80 31.83 31.87 31.90 0.90
位置/m 0.57 0.61 0.65 0.68 0.72 0.76 0.80
3.5 時刻/s 49.97 50.00 50.03 50.07 50.10 50.13 50.17
位置/m 0.62 0.67 0.73 0.77 0.83 0.88 0.94
4.6 時刻/s 65.53 65.57 65.60 65.63 65.67 65.70 65.73
位置/m 0.43 0.49 0.55 0.62 0.69 0.75 0.82
5.7 時刻/s 81.33 81.37 81.40 81.43 81.47 81.50
位置/m 0.54 0.62 0.69 0.76 0.85 0.93
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
次數 1 2 3 4 5
氣球和重物所受的總重力G/N 0.01274 0.02352 0.0343 0.04508 0.05586
氣球和重物的收尾速率v/m 0.5318 1.1029 1.5676 1.9666 2.2870
圖4 空氣阻力和速率關系圖
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
方法二：手機連拍功能
如圖甲，在氣球的氣嘴上綁定一根硬鐵絲，下面懸吊一個重物，使氣球下落時能大致保持豎直方向，以保證能用刻度尺測量到重物的位置；
測出氣球連同鐵絲和重物所受的總重力G；
豎直放置一個刻度尺用來測量重物的位置，請一名同學在刻度尺的上方釋放氣球，另一名同學用手機在刻度尺前拍攝氣球下落的連拍照片；
在確認相鄰兩幀照片之間重物下落的距離基本相等的情況下，讀出某幀照片上重物位置在刻度尺上的讀數為l0；
再經過n幀照片后的讀數為ln（圖乙），則可以得到相鄰兩幀照片之間重物下落位移的平均值為
圖3 實驗裝置示意圖
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
圖5 手機連續拍攝照片，每張照片間隔0.1s
研究樣例：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究
實驗設計
實驗過程和數據
實驗處理和結論
問題的提出
次數 1 2 3 4 5 6 7
氣球和重物所受的總重力G/(10-2N) 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5
相鄰兩幀照片重物下落位移l/(10-2m) 13.6 16.3 19.8 23.8 26.6 28.8 32.8
圖6 空氣阻力和速率關系圖
思考問題
橡皮筋拉力與橡皮筋伸長量成正比嗎？橡皮筋拉力F與橡皮筋伸長量x的F-x圖像是一條直線嗎？
橡皮筋會不會“疲勞”？
同一橡皮筋每次實驗的F-x圖像是不是都相同？
在橡皮筋拉力F逐漸增加時記錄數據，隨后在F逐漸減少時記錄數據，兩次作出的F-x圖像重合嗎？
參考選題：橡皮筋彈力與伸長量關系的研究
同學們，再見！

展開更多......

收起↑