飞机的升力与迎角的关系。
飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与水平气流的夹角),飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关?为了研究这一问题,在老师的帮助下,小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图甲方式进行如下实验。
①闭合电风扇的开关,调节挡位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。
②改变迎角大小,使其分别为5°,10°,15°,20°,重复步骤①并计算升力平均值。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。
(1)本实验得出的结论是________。
(2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材,只需要控制________不变,通过调节________来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。
(3)资料显示:本实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1θ2均小于15°)。请比较θ1、θ2的大小关系:________。
在观看“十一国庆”阅兵仪式时,有同学注意到到:
①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同;
②飞机越大其机翼越大。他想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系?”(注:机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角,机翼面积指机翼在水平面上投影的面积)于是,他和兴趣小组的同学们一起利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,将其固定在测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机起飞时的气流,实验装置如图所示。(每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N)。
机翼面积/cm2 测力计示数/N 机翼仰角 | 275 | 395 | 566 |
0°(水平) | 3.2 | 3.0 | 2.6 |
较小 | 3.0 | 2.9 | 2.4 |
较大 | 2.9 | 2.8 | 2.3 |
最大 | 3.1 | 2.9 | 2.7 |
(1)每次实验数据记录如上表,在实验中,当机翼仰角为0°,机翼面积为395厘米2时,机翼获得升力的大小为________。
(2)在上述实验中,飞机是如何获得升力的?________。
(3)通过分析数据可以得出结论:①________; ②________。
小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与________有关。
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用________两图的装置来进行操作。
(3)圆柱体的重力是________N,浸没在水中时受到的浮力是________N。
(4)根据实验测出圆柱体的体积是________m3,圆柱体的密度是________kg/m3,盐水的密度是________kg/m3。
(5)若图丙中容器底面积为100cm2,圆柱体浸没后水未溢出,则放入圆柱体后水对容器底部压强增加________Pa。
在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积,实验数据记录在表中。
液体种类 | 实验 序号 | 物体重力G物(N) | 弹簧测力计示数F(N) | 物体受到的浮力F浮(N) | 排开液体体积 V排(cm3) |
水 ρ水=1.0g/cm3 | 1 | 2 | 1.5 | 0.5 | 50 |
2 | 1.0 | 1.0 | 100 | ||
3 | 0.5 | 1.5 | 150 | ||
酒精 ρ酒精=0.8g/cm3 | 4 | 2 | 1.6 | 0.4 | 50 |
5 | 1.2 | 0.8 | 100 | ||
6 | 0.8 | 1.2 | 150 |
(1)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可得出的初步结论是:________。
(2)分析比较实验序号________可得出的初步结论是:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂了一个重1.5N的物块,如图甲所示,当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为0.5N,他就在0.5N刻度线处标上1.0g/cm3;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘________N处对应标上0.8g/cm3字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)金属块A浸没在水中时,受到的浮力是________N。
(2)分析乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与________有关;分析丙、丁两图实验数据可得:浮力大小跟物体浸没在水中的深度________(选填“有关“或“无关):分析________两图可知,浮力大小跟液体密度有关。
(3)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是________。
(4)小宁利用上述的器材测量一块合金的密度,他的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出合金所受的重力G;
②使合金浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F;
③则合金密度的表达式为ρ合金=________(用G、F、ρ水表示)。