12. 小明看到空中翱翔的飞机，他想探究飞机升力大小与哪些因素有关，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：上平下凸的机翼比上凸下平的机翼产生的升力大.
猜想2：升力大小与飞机的飞行速度有关.
猜想3：升力大小与飞机的迎角有关.


(1) 根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是（选填“正确”或“错误”）的，判断的依据是.
(2) 为探究猜想2，如图甲所示，将一架飞机模型水平固定在托盘测力计(显示物体对其压力大小的测力计)上，用电风扇以不同的风速进行多次实验.测得数据如下表：

①当风速为$15 \mathrm{m} · \mathrm{s}^{-1}$时，飞机模型受到的升力为N；
②分析数据可知，飞机升力与飞行速度的定性关系是.
(3) 在验证猜想2正确之后，如图乙所示，小明又将一架飞机模型固定在升力测力计(显示飞机模型升力大小的测力计)上，改变迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)大小，用电风扇以相同的风速进行多次实验，测得数据如下表：

①分析数据可知，飞机的飞行速度一定，迎角由$0°$逐渐增大到$20°$的过程中，升力的变化特点是.
②小明由此认为：其他条件相同时，飞机飞行时能获得最大升力的迎角为$15°$，你认为他的判断是（选填“正确”或“错误”）的，理由是.

错误
上平下凸的机翼下表面空气流速快、压强小，上表面流速慢、压强大，从而
形成向下的压强差，而上凸下平的机翼上表面空气流速快、压强小，下表面流速慢、压强大，从而形成向上的压强差
4
在其他条件相同时，飞机飞行速度越大，所受升力越大
先增大后减小
错误
在实验测试的迎角范围0°～
20°内，15°时升力测力计示数最大为10N，但实验没有探究迎角是11°、12°、13°、14°、16°、17°、18°、19°时升力的大小所以小明的判断是错误的

【分析】
1. 对于猜想1的判断：根据流体压强与流速的关系，流速越大的位置压强越小。上凸下平的机翼，上表面空气流速快、压强小，下表面流速慢、压强大，形成向上的压强差产生升力；而上平下凸的机翼下表面空气流速快、压强小，上表面流速慢、压强大，形成向下的压强差，无法产生向上的升力，因此猜想1错误。
2. 探究猜想2时：采用控制变量法，保持机翼模型等其他条件不变，改变风速。飞机模型静止时托盘测力计的示数等于其重力，吹风时升力等于重力与此时托盘测力计示数的差值。通过表格数据可知，风速越大，托盘测力计示数越小，说明升力越大。
3. 探究猜想3时：控制风速相同，改变迎角，通过升力测力计示数变化分析升力变化。从数据可知，迎角从0°到15°升力增大，15°到20°升力减小，故升力先增大后减小。但仅通过0°、5°、10°、15°、20°这几个迎角的数据，不能确定15°就是产生最大升力的迎角，因为未探究15°附近的迎角情况，结论不严谨。
【解析】
(1) 错误；上平下凸的机翼下表面空气流速快、压强小，上表面流速慢、压强大，从而形成向下的压强差，而上凸下平的机翼上表面空气流速快、压强小，下表面流速慢、压强大，从而形成向上的压强差，能产生升力，因此猜想1错误。
(2) ① 当风速为0时，托盘测力计示数为18N，即飞机模型的重力$G=18\mathrm{N}$；当风速为$15\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1}$时，托盘测力计示数为14N，此时飞机模型受到的升力$F_{升}=G-F_{示}=18\mathrm{N}-14\mathrm{N}=4\mathrm{N}$。
② 分析表格数据可知，在其他条件相同时，飞机飞行速度越大，托盘测力计的示数越小，说明飞机受到的升力越大，即：在其他条件相同时，飞机飞行速度越大，所受升力越大。
(3) ① 分析表格数据，迎角从0°增大到15°时，升力从7N增大到10N；迎角从15°增大到20°时，升力从10N减小到9N，因此升力的变化特点是先增大后减小。
② 错误；在实验测试的迎角范围0°～20°内，仅测了0°、5°、10°、15°、20°这几个迎角的升力大小，没有探究迎角是11°、12°、13°、14°、16°、17°、18°、19°时升力的大小，无法确定最大升力的迎角为15°，所以小明的判断错误。
【答案】
(1) 错误；上平下凸的机翼下表面空气流速快、压强小，上表面流速慢、压强大，从而形成向下的压强差，而上凸下平的机翼上表面空气流速快、压强小，下表面流速慢、压强大，从而形成向上的压强差
(2) ① 4；② 在其他条件相同时，飞机飞行速度越大，所受升力越大
(3) ① 先增大后减小；② 错误；在实验测试的迎角范围0°～20°内，15°时升力测力计示数最大为10N，但实验没有探究迎角是11°、12°、13°、14°、16°、17°、18°、19°时升力的大小，所以无法确定最大升力的迎角为15°
【知识点】
流体压强与流速的关系、控制变量法
【点评】
本题结合飞机升力的探究实验，考查了流体压强与流速的关系的应用，以及控制变量法在探究实验中的运用，同时注重培养学生分析实验数据、得出严谨实验结论的科学思维。
【难度系数】
0.6