Question

3．探究自由落體運動時間與哪些因素有關(guān)．
物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動，這種運動只在沒有空氣的空間才能發(fā)生，在有空氣的空間，如果空氣阻力相對物體的重力比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似的看作自由落體運動．
【猜想與假設(shè)】
猜想一：可能與物體的材料有關(guān)；   
猜想二：可能與物體下落的高度有關(guān)；
猜想三：可能與物體的質(zhì)量有關(guān)．
為驗證猜想的正確性，幾位同學用三個金屬球做了一系列實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

實驗序號	材料	物體質(zhì)量（kg）	下落高度（m）	下落時間（s）
1	鐵球	1	20	1.96
2	鐵球	1	30	2.47
3	鉛球	1	20	1.96
4	鉛球	2	20	1.96

【進行實驗與收集數(shù)據(jù)】
（1）為了驗證猜想一，應比較序號1、3，結(jié)論是：物體下落的時間與物體的材料無關(guān)．
（2）實驗中，他們選用鐵球而不選用相同質(zhì)量的棉花進行實驗，這樣做的目的是C．
A、便于實驗操作   
B、便于觀察
C、相對空氣阻力小，使運動更接近于自由落體運動，更具科學性
【拓展應用】
（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析，若宇航員在月球上將小鐵片和羽毛在同一地點、同一高度同時釋放，它們將A．
A、同時落地   
B、鐵片先落地，羽毛后落地
C、羽毛先落地，鐵片后落地
（2）該實驗中，小明它們采用的物理研究方法是C．
A、“類比法”B、“等效替代法”C、“控制變量法”D、“模型法”

Answer 1

分析 （1）由題意可知，對自由落體運動時間與哪些因素有關(guān)的問題，提出了兩種猜想；
因此對于此類多因素問題要采用控制變量法進行分析解答，即當研究自由落體運動時間與其中一個因素的關(guān)系時，要控制其它的因素不變．
拓展：（1）棉花球或紙團的體積較大，會受到較大的空氣阻力；
（2）由（2）結(jié)論可知應為同時落地．由題意可知，物體下落的時間可能與物體的材料、可能與物體下落的高度、可能與物體的質(zhì)量有關(guān)，實驗探究時應采用控制變量法．

解答 解：（1）猜想一是物體下落的時間與物體的材料有關(guān)，所以應該控物體下落的高度相同，材料不同，由表格可知實驗1、3符合題意；
分析表格中的1、3數(shù)據(jù)可知，物體下落的時間與物體的材料無關(guān)；
（2）自由落體的條件就是盡可能的減小物體受到的空氣阻力，鐵球相對于棉花，受到的空氣阻力更小，運動更接近自由落體運動，故選C；
拓展：
（1）分析表中3和4數(shù)據(jù)可知，物體的材料和下落的高度相同，物體的質(zhì)量不同，下落的時間相同，故可得結(jié)論：物體下落的時間與物體的質(zhì)量無關(guān)，
宇航員在月球上將小鐵片和羽毛在同一地點、同一高度同時釋放時，兩者做自由落體運動，
因物體下落的時間與物體的材料、質(zhì)量無關(guān)，所以，小鐵片和羽毛會同時落地，故選A．
（2）由題意可知，物體下落的時間可能與物體的材料、可能與物體下落的高度、可能與物體的質(zhì)量有關(guān)，實驗探究時，不僅采用比較法，還應用了控制變量法，故選C．
故答案為（1）1、3；物體下落的時間與物體的材料無關(guān)；（2）C；（1）A；2）C．

點評 本題是利用控制變量法進行的探究實驗．控制變量法：就是在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(guī)律的因素和條件加以人為控制，只改變某個變量的大小，而保證其它的變量不變，最終解決所研究的問題．在本題中控制了形狀、地點、高度相同，研究物體自由落體運動的快慢因素．