Question

3．如圖1是研究牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答：

（1）三次實(shí)驗(yàn)中讓小車從斜面同一高度由靜止開始滑下，是為了使小車到達(dá)水平面的速度相同．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，運(yùn)行的距離越遠(yuǎn)．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可推理得出：運(yùn)動(dòng)的小車如果所受的阻力為零，小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（4）牛頓第一定律是建立在：D．
A．日常生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上　　　B．科學(xué)家猜想的基礎(chǔ)上
C．直接實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上　　　D．實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理相結(jié)合的基礎(chǔ)上
（5）為了研究輕重不同的物體在真空中的下落快慢，科學(xué)家曾做過下面的理想實(shí)驗(yàn)．將大小相同的金、鉛、木三個(gè)實(shí)心小球，分別同時(shí)放入三種密度不同的介質(zhì)中（ρ_{介質(zhì)1}＞ρ_{介質(zhì)2}＞ρ_{介質(zhì)3}），觀察比較三個(gè)小球下落的快慢，如圖2所示．試回答下列問題：
①“下落的快慢”可以通過比較三個(gè)實(shí)心小球在同種介質(zhì)的同一高度，由靜止同時(shí)釋放，下落到相同位置時(shí)所需的時(shí)間得出．
②在上述實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)小球下落快慢的差異由大到小的介質(zhì)依次是介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3．
③進(jìn)一步推理可得，當(dāng)三個(gè)小球在真空時(shí)，它們下落快慢的將沒有（“有”或“沒有”）差異．

Answer 1

分析 （1）小車從斜面的同一度度滑下是控制變量法的需要，是為了使小車到達(dá)水平面時(shí)有相同的初速度；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可判斷水平面的光滑程度對(duì)小車所受摩擦力和運(yùn)行距離的影響；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以假想水平面無限光滑，那么阻力就無限小，小車運(yùn)動(dòng)的距離就會(huì)無限遠(yuǎn)，最后可達(dá)到做勻速直線運(yùn)動(dòng)的理想狀態(tài)．
（4）知道牛頓第一定律是建立在實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理相結(jié)合的基礎(chǔ)上；
（5）①體積相同、材料不同的小球在三種密度不同的介質(zhì)中，從相同高度開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，通過比較下落到相同位置所用時(shí)間，比較出下落的快慢；
②觀察三個(gè)小球在介質(zhì)中下落到相同位置時(shí)，小球之間相對(duì)距離的大小可比較出小球在不同介質(zhì)中下落快慢的差異；
③該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用推理法：在減小物體受到的阻力為零時(shí)，材料、質(zhì)量不同的小球下落的速度相等．

解答 解：（1）三次實(shí)驗(yàn)用同一小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下是為了使小車到達(dá)水平面時(shí)小車的初速度相同．
（2）從實(shí)驗(yàn)中可以看出，水平面越光滑，對(duì)小車的摩擦力越小，小車運(yùn)動(dòng)得越遠(yuǎn)，小車的速度減小得越慢．
（3）當(dāng)水平面絕對(duì)光滑時(shí)，運(yùn)動(dòng)的小車受到的阻力為零，即小車在水平方向上不受力的作用時(shí)，小車將勻速直線運(yùn)動(dòng)下去．
（4）由于絕對(duì)光滑的水平面是不存在的，絕對(duì)不受力的情況也是一種理想情況，因此牛頓第一定律是建立在實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理相結(jié)合的基礎(chǔ)上的，故只有D說法正確．
（5）①運(yùn)用控制變量法，使三個(gè)體積相同、不同材料的實(shí)心小球在同一介質(zhì)的相同高度處，同時(shí)釋放，比較下落到相同位置時(shí)所用的時(shí)間，可以判斷三個(gè)小球下落的快慢；
②三個(gè)小球在不同介質(zhì)的相同高度下落到相同位置時(shí)，比較小球之間相對(duì)距離的大小，即可比較出小球在不同介質(zhì)中下落快慢的差異；介質(zhì)1中小球之間距離大，說明小球下落快慢的差異大；介質(zhì)3中小球之間距離小，說明小球下落快慢的差異��；因此三個(gè)小球下落快慢的差異由大到小的介質(zhì)一次是介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3；
③比較介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3發(fā)現(xiàn)，三種介質(zhì)密度為：ρ_{介質(zhì)1}＞ρ_{介質(zhì)2}＞ρ_{介質(zhì)3}，密度越小，小球下落快慢的差異越小，當(dāng)介質(zhì)不存在，即為真空時(shí)，小球下落快慢的差異將消失，即為零．
故答案為：（1）使小車到達(dá)水平面的速度相同；
（2）�。贿h(yuǎn)；
（3）做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（4）D；
（5）①時(shí)間；②介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3；③沒有．

點(diǎn)評(píng) 圖1的實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)分析阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變所起的作用；通過對(duì)理想狀態(tài)的科學(xué)推理，得出進(jìn)一步的結(jié)論，并知道牛頓第一定律建立在實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理相結(jié)合的基礎(chǔ)上．
圖2的實(shí)驗(yàn)，考查的是自由落體運(yùn)動(dòng)的探究性實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容雖然是高中物理的知識(shí)，但本題考查的方法卻是初中物理經(jīng)常用到的方法-控制變量法．所以對(duì)于不是初中物理知識(shí)的實(shí)驗(yàn)題，我們也可以采用控制變量法去完成它，也就是說我們學(xué)習(xí)物理更重要的是要掌握方法，當(dāng)我們遇到新的問題時(shí)，也可以自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去解決它，不能只停留在我學(xué)過的、我會(huì)的實(shí)驗(yàn)題上．