《3 跨学科实践：降落伞》（同步训练）初中物理八年级上册-教科版-2024-2025学年

《3跨学科实践：降落伞》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）1、在制作降落伞的实验中，以下哪个因素不会影响降落伞的下降速度？A.降落伞的面积B.降落伞的质量C.空气的密度D.降落伞的形状2、以下关于降落伞原理的说法，正确的是：A.降落伞下降时，空气阻力与重力大小相等，方向相反，所以降落伞保持匀速下降B.降落伞下降时，空气阻力随着速度的增加而减小C.降落伞下降时，空气阻力随着速度的增加而增大D.降落伞下降时，重力随着速度的增加而增大3、在制作降落伞的实验中，以下哪种材料的降落伞下落速度最慢？A.棉布B.麻布C.透明塑料D.纱布4、在降落伞实验中，以下哪个因素对降落伞下落速度的影响最大？A.降落伞的面积B.降落伞的材料C.降落伞的形状D.空气密度5、在制作降落伞的跨学科实践中，以下哪个因素对降落伞的下降速度影响最大？A.降落伞的面积B.降落伞的材料C.降落伞的形状D.降落伞的重量6、在降落伞实验中，以下哪种方法可以用来测量降落伞的下降速度？A.使用秒表计时，并记录降落伞落地所需时间B.使用尺子测量降落伞落地时的距离C.使用天平测量降落伞的质量D.使用温度计测量降落伞的温度7、在制作降落伞的实验中，以下哪种材料最适合用作降落伞的伞面材料？A.塑料袋B.纸C.麻布D.布料8、降落伞实验中，以下哪个因素对降落伞的降落速度影响最大？A.伞面的面积B.伞面的材料C.降落伞的质量D.地球的重力9、在制作降落伞的过程中，以下哪个因素对降落伞的降落速度影响最小？A.降落伞的面积B.降落伞的重量C.降落伞的材料D.降落伞的形状10、以下哪种实验方法不适合用于测量降落伞的降落速度？A.跟踪计时法B.电子计时器C.稳定高度释放法D.滑动尺法二、多项选择题（本大题有2小题，每小题3分，共6分）1、关于降落伞的设计与制作，以下哪些因素会影响其下降速度？（）A.伞面的面积B.伞面的材料C.降落伞的重量D.空气密度2、在制作降落伞的过程中，以下哪些步骤是必要的？（）A.确定降落伞的材料和尺寸B.制作伞面和伞绳C.对降落伞进行测试和调整D.选择合适的发射点三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：在制作降落伞的过程中，以下哪些因素会影响降落伞的下降速度？（请至少列出三种因素）第二题：降落伞实验中，假设降落伞的面积不变，当降落伞的质量增加时，降落伞的降落速度会如何变化？请从流体力学原理分析原因，并简要说明实验过程中如何验证这一现象。第三题：在制作降落伞的实验中，为什么通常使用轻质材料来制作伞面，而不是使用厚重的材料？第四题：请根据降落伞的原理，分析以下几种材料作为降落伞面料，其优缺点：（1）棉布（2）尼龙（3）塑料薄膜四、计算题（本大题有2小题，每小题7分，共14分）第一题：一个降落伞在空气中以匀速下降时，其降落速度为5m/s。已知降落伞的质量为2kg，空气阻力与降落伞的重力相等。求：（1）降落伞受到的重力是多少？（2）降落伞受到的空气阻力是多少？第二题：某同学设计了一个降落伞，伞的面积为0.5平方米，伞的材料密度为0.8千克/平方米。当降落伞打开时，其下落速度达到5米/秒。假设空气密度为1.2千克/立方米，忽略其他阻力因素，求：（1）降落伞在空中受到的空气阻力大小；（2）若降落伞携带的物品质量为2千克，求整个降落伞系统在空中受到的合力大小。五、综合题（本大题有3小题，每小题10分，共30分）第一题：一个降落伞在空中展开后，其面积约为5平方米。假设降落伞的重力为300牛顿，空气阻力与降落伞面积成正比，比例系数为0.5牛顿/平方米。求降落伞在空中匀速下降时的速度，以及此时空气阻力的大小。第二题：一个降落伞的设计者希望测试不同面积和重量的降落伞的性能。他制作了两个降落伞，一个面积为5平方米，重量为2千克；另一个面积为10平方米，重量为4千克。为了进行测试，他将在相同高度下释放这两个降落伞，并测量它们的下降时间和落地时的速度。假设空气密度为1.2kg/m³，重力加速度为9.8m/s²，忽略空气阻力的变化，请计算以下问题：（1）两个降落伞在空气中的阻力分别是多少？（2）两个降落伞在释放后1秒内的下降速度分别是多少？（3）根据上述计算，哪个降落伞先落地？为什么？第三题：某小组为了探究降落伞下降速度与伞面面积的关系，进行了以下实验：实验器材：不同面积的降落伞、沙袋、细线、量角器、秒表、支架、卷尺等。实验步骤：将相同质量的沙袋固定在同一降落伞的伞绳上。将降落伞固定在支架上，调整伞面面积为S1。释放降落伞，记录降落伞从同一高度自由落体到地面所需的时间t1。更换面积为S2的降落伞，重复步骤3，记录时间t2。对比不同伞面面积的降落伞下降时间，分析伞面面积与降落速度的关系。（1）在实验过程中，如何确保每次释放降落伞时都从同一高度开始？（2）根据实验数据，若t1>t2，分析伞面面积S1和S2对降落速度的影响。（3）如果实验中降落伞在下降过程中受到的空气阻力可以忽略不计，那么理论上降落伞的最终下降速度将如何变化？《3跨学科实践：降落伞》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）1、在制作降落伞的实验中，以下哪个因素不会影响降落伞的下降速度？A.降落伞的面积B.降落伞的质量C.空气的密度D.降落伞的形状答案：D解析：降落伞的下降速度主要受其面积、质量和空气密度的影响。降落伞的面积和质量越大，下降速度越快；空气密度越大，降落速度也越快。而降落伞的形状对下降速度的影响相对较小，因此选D。2、以下关于降落伞原理的说法，正确的是：A.降落伞下降时，空气阻力与重力大小相等，方向相反，所以降落伞保持匀速下降B.降落伞下降时，空气阻力随着速度的增加而减小C.降落伞下降时，空气阻力随着速度的增加而增大D.降落伞下降时，重力随着速度的增加而增大答案：A解析：降落伞下降时，空气阻力与重力大小相等，方向相反，根据牛顿第一定律，降落伞保持匀速下降。选项A正确。选项B和C的说法与降落伞原理不符，选项D的说法也不正确，因为重力是由地球对降落伞的吸引力决定的，与速度无关。3、在制作降落伞的实验中，以下哪种材料的降落伞下落速度最慢？A.棉布B.麻布C.透明塑料D.纱布答案：C解析：在降落伞的制作中，材料的密度和重量会影响下落速度。透明塑料的密度通常比棉布、麻布和纱布要小，因此相同体积的透明塑料降落伞重量最轻，下落速度最慢。其他材料的密度较大，重量较重，下落速度会相应较快。因此，正确答案是C。4、在降落伞实验中，以下哪个因素对降落伞下落速度的影响最大？A.降落伞的面积B.降落伞的材料C.降落伞的形状D.空气密度答案：A解析：降落伞的下落速度主要受到空气阻力和重力的作用。在降落伞面积一定的情况下，降落伞的面积越大，受到的空气阻力也越大，这会导致下落速度减慢。因此，降落伞的面积是影响下落速度的主要因素。虽然降落伞的材料、形状和空气密度也会对下落速度有一定影响，但相比之下，降落伞的面积影响最大。因此，正确答案是A。5、在制作降落伞的跨学科实践中，以下哪个因素对降落伞的下降速度影响最大？A.降落伞的面积B.降落伞的材料C.降落伞的形状D.降落伞的重量答案：A解析：降落伞的下降速度主要受空气阻力的影响，而空气阻力与降落伞的面积成正比。面积越大，空气阻力越大，下降速度越慢。因此，降落伞的面积对下降速度的影响最大。6、在降落伞实验中，以下哪种方法可以用来测量降落伞的下降速度？A.使用秒表计时，并记录降落伞落地所需时间B.使用尺子测量降落伞落地时的距离C.使用天平测量降落伞的质量D.使用温度计测量降落伞的温度答案：A解析：测量降落伞的下降速度通常是通过测量降落伞从一定高度落地所需的时间来计算。通过秒表记录降落伞落地所需时间，然后结合降落伞的起始高度，可以计算出下降速度。因此，使用秒表计时是测量下降速度的正确方法。7、在制作降落伞的实验中，以下哪种材料最适合用作降落伞的伞面材料？A.塑料袋B.纸C.麻布D.布料答案：C解析：麻布材料相比其他选项，具有较好的强度和韧性，且密度适中，适合用作降落伞的伞面材料。8、降落伞实验中，以下哪个因素对降落伞的降落速度影响最大？A.伞面的面积B.伞面的材料C.降落伞的质量D.地球的重力答案：A解析：在降落伞实验中，伞面的面积对降落速度的影响最大。伞面面积越大，空气阻力越大，降落速度越慢；伞面面积越小，空气阻力越小，降落速度越快。其他选项虽然也对降落速度有一定影响，但相比伞面面积影响较小。9、在制作降落伞的过程中，以下哪个因素对降落伞的降落速度影响最小？A.降落伞的面积B.降落伞的重量C.降落伞的材料D.降落伞的形状答案：D解析：降落伞的降落速度主要受到空气阻力和重力的共同影响。面积越大、重量越大，空气阻力越大，降落速度越慢。材料主要影响降落伞的耐用性和重量，而形状则对空气阻力的影响相对较小。因此，降落伞的形状对降落速度的影响最小。10、以下哪种实验方法不适合用于测量降落伞的降落速度？A.跟踪计时法B.电子计时器C.稳定高度释放法D.滑动尺法答案：C解析：跟踪计时法、电子计时器和滑动尺法都是测量物体运动速度的常用实验方法。其中，跟踪计时法是通过手动或电子设备记录物体经过固定距离所用的时间；电子计时器则是通过电子设备精确测量时间；滑动尺法是通过测量物体在单位时间内移动的距离来确定速度。而稳定高度释放法是确保降落伞从相同高度释放，以排除初始条件对实验结果的影响，它并不是直接测量速度的方法，因此不适合用于测量降落伞的降落速度。二、多项选择题（本大题有2小题，每小题3分，共6分）1、关于降落伞的设计与制作，以下哪些因素会影响其下降速度？（）A.伞面的面积B.伞面的材料C.降落伞的重量D.空气密度答案：ABCD解析：降落伞的下降速度受多种因素影响。伞面的面积越大，空气阻力越大，下降速度越慢；伞面的材料也会影响空气阻力的大小；降落伞的重量增加，其下降速度也会变慢；空气密度越大，空气阻力也越大，导致下降速度变慢。因此，所有选项都会影响降落伞的下降速度。2、在制作降落伞的过程中，以下哪些步骤是必要的？（）A.确定降落伞的材料和尺寸B.制作伞面和伞绳C.对降落伞进行测试和调整D.选择合适的发射点答案：ABCD解析：制作降落伞需要经过以下步骤：首先，确定降落伞的材料和尺寸，以确保其能够在预定的高度安全着陆；其次，制作伞面和伞绳，这是降落伞的基本组成部分；然后，对降落伞进行测试和调整，以确保其性能符合预期；最后，选择合适的发射点，以确保降落伞能够顺利下降。因此，所有选项都是制作降落伞过程中必要的步骤。三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：在制作降落伞的过程中，以下哪些因素会影响降落伞的下降速度？（请至少列出三种因素）答案：降落伞的面积：降落伞面积越大，与空气的接触面积越大，空气阻力也越大，下降速度越慢。降落伞的材料：不同材料的密度和透气性不同，会影响空气阻力的产生，进而影响下降速度。降落伞的质量：降落伞本身的质量越大，重力作用越明显，下降速度可能会更快。空气密度：空气密度越大，降落伞所受的空气阻力越大，下降速度越慢。投掷高度：投掷高度越高，降落伞在空中停留的时间越长，受到的空气阻力累积越多，最终下降速度会更快。解析：在制作降落伞时，降落伞的下降速度是由重力、空气阻力以及降落伞的物理特性共同决定的。通过分析上述因素，我们可以理解不同因素如何影响降落伞的下降速度。例如，增大降落伞面积会增加空气阻力，从而减缓下降速度；而增加降落伞质量则会增加重力作用，可能会加快下降速度。其他因素如材料、空气密度和投掷高度也会以不同的方式影响降落伞的下降速度。在设计降落伞时，需要综合考虑这些因素，以达到预期的下降速度和安全性。第二题：降落伞实验中，假设降落伞的面积不变，当降落伞的质量增加时，降落伞的降落速度会如何变化？请从流体力学原理分析原因，并简要说明实验过程中如何验证这一现象。答案：当降落伞的质量增加时，降落伞的降落速度会逐渐增加。解析：原因分析：根据流体力学原理，当物体在流体中运动时，其受到的阻力与物体迎面面积和流体速度有关。降落伞在空气中运动时，受到的阻力与降落伞面积和速度成正比。当降落伞的质量增加时，其重力也随之增加，导致降落伞下落速度加快。此时，由于阻力与速度成正比，阻力也会随之增加。随着速度的增加，阻力逐渐增大，直到与重力达到平衡，降落伞的降落速度将趋于稳定。实验验证：实验前，确保降落伞面积、形状和实验环境不变。选择不同质量的物体（如沙袋）作为附加质量，分别悬挂在降落伞下方。释放降落伞，观察并记录不同质量下降落伞的降落速度。分析实验数据，验证随着降落伞质量的增加，降落速度逐渐增大的现象。第三题：在制作降落伞的实验中，为什么通常使用轻质材料来制作伞面，而不是使用厚重的材料？答案：使用轻质材料制作伞面是为了减小降落伞的总重量，从而降低降落伞下落时的空气阻力，使降落伞能够更加平稳、缓慢地下降。如果使用厚重材料，降落伞的总重量会增加，这会导致空气阻力增大，降落伞下落速度加快，不易控制，且可能会对实验者造成安全隐患。解析：解析：在物理学中，降落伞的下落过程可以看作是一个受空气阻力影响的物体自由落体运动。根据空气动力学原理，空气阻力与物体的迎风面积和速度有关。使用轻质材料制作的伞面，其迎风面积相对较小，且材料轻便，可以降低降落伞的总重量。根据牛顿第二定律，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比。因此，轻质材料可以减少降落伞的加速度，使其下落速度更慢，更容易控制和观察。同时，轻质材料也便于实验操作和携带，提高了实验的安全性。第四题：请根据降落伞的原理，分析以下几种材料作为降落伞面料，其优缺点：（1）棉布（2）尼龙（3）塑料薄膜答案：（1）棉布：优点：密度小，质地柔软，不易撕裂，具有一定的透气性。缺点：强度较低，抗撕裂性能差，耐久性较差。（2）尼龙：优点：密度小，质地坚韧，抗撕裂性能好，耐久性强，透气性好。缺点：成本较高，对紫外线敏感，容易老化。（3）塑料薄膜：优点：密度小，质轻，抗撕裂性能好，耐久性强，防水性能好。缺点：透气性差，容易变形，易受紫外线和高温影响，老化较快。解析：本题旨在考察学生对降落伞材料性能的了解。在选择降落伞面料时，需要综合考虑材料的密度、强度、抗撕裂性能、透气性、耐久性等因素。棉布虽然密度小、质地柔软，但强度和耐久性较差；尼龙材料密度小、质地坚韧，抗撕裂性能和耐久性较好，但成本较高；塑料薄膜密度小、质轻，抗撕裂性能好，但透气性差，易受紫外线和高温影响。在实际应用中，可根据具体需求选择合适的材料。四、计算题（本大题有2小题，每小题7分，共14分）第一题：一个降落伞在空气中以匀速下降时，其降落速度为5m/s。已知降落伞的质量为2kg，空气阻力与降落伞的重力相等。求：（1）降落伞受到的重力是多少？（2）降落伞受到的空气阻力是多少？答案：（1）降落伞受到的重力G=m*g其中，m=2kg（降落伞质量），g=9.8m/s²（重力加速度）所以，G=2kg*9.8m/s²=19.6N（2）由于降落伞在空气中以匀速下降，说明受到的空气阻力F与重力G相等，即F=G=19.6N解析：（1）根据重力公式G=m*g，我们可以计算出降落伞受到的重力。其中m为降落伞的质量，g为重力加速度，通常取值为9.8m/s²。（2）由于降落伞在空气中以匀速下降，根据牛顿第一定律（惯性定律），物体在受到平衡力的作用下，将保持静止或匀速直线运动状态。在这个问题中，降落伞受到的重力和空气阻力是一对平衡力，因此空气阻力的大小等于重力的大小，即19.6N。第二题：某同学设计了一个降落伞，伞的面积为0.5平方米，伞的材料密度为0.8千克/平方米。当降落伞打开时，其下落速度达到5米/秒。假设空气密度为1.2千克/立方米，忽略其他阻力因素，求：（1）降落伞在空中受到的空气阻力大小；（2）若降落伞携带的物品质量为2千克，求整个降落伞系统在空中受到的合力大小。答案：（1）空气阻力大小为F_air=ρ_air*A*v其中，ρ_air为空气密度，A为伞的面积，v为下落速度。代入数值计算得：F_air=1.2kg/m³*0.5m²*5m/s=3N（2）降落伞系统的重力大小为F_gravity=(m_umbrella+m_item)*g其中，m_umbrella为伞的质量，m_item为物品的质量，g为重力加速度（取9.8m/s²）。伞的质量计算如下：m_umbrella=ρ_umbrella*A代入数值计算得：m_umbrella=0.8kg/m²*0.5m²=0.4kg再计算重力大小：F_gravity=(0.4kg+2kg)*9.8m/s²=3.2kg*9.8m/s²=31.36N由于空气阻力与重力方向相反，降落伞系统在空中受到的合力大小为：F_net=F_gravity-F_air代入数值计算得：F_net=31.36N-3N=28.36N解析：（1）根据流体力学中伯努利原理，空气阻力与空气密度、伞的面积和下落速度的乘积成正比。通过计算得出降落伞在空中受到的空气阻力为3牛顿。（2）降落伞系统的重力等于伞和物品的总质量乘以重力加速度。伞的质量通过伞的面积和材料密度计算得出。计算得到的重力大小为31.36牛顿。由于空气阻力方向与重力相反，所以合力大小为重力减去空气阻力，即28.36牛顿。这表示降落伞系统在空中受到的净力是向下的。五、综合题（本大题有3小题，每小题10分，共30分）第一题：一个降落伞在空中展开后，其面积约为5平方米。假设降落伞的重力为300牛顿，空气阻力与降落伞面积成正比，比例系数为0.5牛顿/平方米。求降落伞在空中匀速下降时的速度，以及此时空气阻力的大小。答案：降落伞匀速下降时的速度约为6.7米/秒，空气阻力的大小为250牛顿。解析：根据题意，空气阻力与降落伞面积成正比，比例系数为0.5牛顿/平方米，所以空气阻力F_air=0.5×5=2.5牛顿/平方米。由于降落伞匀速下降，说明受力平衡，即重力G等于空气阻力F_air。重力G已知为300牛顿，所以空气阻力F_air也等于300牛顿。将空气阻力F_air代入比例系数公式，可得降落伞面积S=F_air/(0.5牛顿/平方米)=300牛顿/0.5牛顿/平方米=600平方米。根据流体力学中的斯托克斯定律，空气阻力与速度的平方成正比，即F_air=0.5×ρ×A×v^2，其中ρ为空气密度（假设为1.225千克/立方米），A为降落伞面积，v为速度。将已知数据代入公式，可得300=0.5×1.225×5×v^2。解方程得v^2=300/(0.5×1.225×5)=60.769，所以v≈6.7米/秒。因此，降落伞匀速下降时的速度约为6.7米/秒，此时空气阻力的大小为250牛顿。第二题：一个降落伞的设计者希望测试不同面积和重量的降落伞的性能。他制作了两个降落伞，一个面积为5平方米，重量为2千克；另一个面积为10平方米，重量为4千克。为了进行测试，他将在相同高度下释放这两个降落伞，并测量它们的下降时间和落地时的速度。假设空气密度为1.2kg/m³，重力加速度为9.8m/s²，忽略空气阻力的变化，请计算以下问题：（1）两个降落伞在空气中的阻力分别是多少？（2）两个降落伞在释放后1秒内的下降速度分别是多少？（3）根据上述计算，哪个降落伞先落地？为什么？答案：（1）降落伞的阻力可以通过以下公式计算：F=0.5*ρ*A*v²，其中F是阻力，ρ是空气密度，A是面积，v是速度。在降落伞刚开始下落时，速度v近似为0，因此阻力主要由降落伞的重量决定。对于两个降落伞：第一个降落伞的阻力F1=m1*g=2kg*9.8m/s²=19.6N第二个降落伞的阻力F2=m2*g=4kg*9.8m/s²=39.2N（2）1秒内的下降速度可以通过以下公式计算：v=g*t，其中v是速度，g是重力加速度，t是时间。对于两个降落伞：第一个降落伞的下降速度v1=g*t=9.8m/s²*1s=9.8m/s第二个降落伞的下降速度v2=g*t=9.8m/s²*1s=9.8m/s（3）由于