Question

17．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地看作自由落體運動．為了探究自由落體運動時間與哪些因素有關(guān)，同學(xué)小王有如下猜想：
猜想一：物體下落的時間與物體的材料有關(guān)；
猜想二：物體下落的時間與物體下落的高度有關(guān)；
猜想三：物體下落的時間與物體的質(zhì)量有關(guān)．
為驗證猜想的正確性，幾同學(xué)用三個金屬球做了一系列的實驗，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

（1）為驗證猜想一，應(yīng)比較實驗序號1、3，結(jié)論是：在下落高度相同時，物體下落的時間與材料無關(guān)；
（2）為了驗證猜想三，應(yīng)控制物體的材料和下落的高度相同．
（3）小敏同學(xué)也對這個問題進(jìn)行了研究，她讓質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)同時從三樓由靜止開始下落，她發(fā)現(xiàn)兩者下落時間不相等（填“相等”或“不相等”），原因是它們在下落過程中受空氣的阻力較大，不能忽略．
（4）物體下落過程中，速度逐漸增大，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)；物體受非平衡（填“平衡”或“非平衡”）力作用．

Answer 1

分析 （1）解答本題應(yīng)用控制變量的思想去分析，既然是要驗證猜想一，而猜想一是物體下落的時間與物體的材料有關(guān)，所以應(yīng)選擇其它因素都相同，只有材料不同的兩組序號；
要想得出結(jié)論，就需要看這兩組序號中物體下落的時間是什么關(guān)系：若時間不相同，則說明物體下落時間與材料有關(guān)；若時間相同，則說明物體下落時間與材料無關(guān)；
（2）要驗證物體下落的時間與物體的質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)選擇其它因素都相同，只有物體質(zhì)量不同的兩組序號；
（3）根據(jù)自己的經(jīng)驗來判斷是同時落地還是不同時落地；紙片下落過程中會受到空氣的阻力影響；
（4）力是改變物體運動狀態(tài)的原因；靜止或勻速直線運動的物體處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力．

解答 解：
（1）要驗證物體下落的時間與物體的材料有關(guān)，就必須控制物體的下落高度相同，而材料不同．從表格中的數(shù)據(jù)可知，序號1和3的下落高度相同，材料不同，所以應(yīng)比較實驗序號1和3；
當(dāng)鐵球和鉛球從同一高度下落時，它們下落的時間是相同的，所以它們的下落時間是相同的，可得出結(jié)論：下落高度相同時，物體下落的時間與材料無關(guān)．
（2）實驗序號3和4，物體的材料相同，下落高度相同，質(zhì)量不同，可以用來探究物體下落的時間與物體的質(zhì)量有關(guān)；
（3）質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)同時從三樓由靜止開始下落，由于紙團(tuán)受到的空氣阻力對紙團(tuán)運動影響較大，不能忽略，而鐵球受到的空氣阻力對鐵球運動的影響可以忽略，所以它們不能同時落地，所以它們的落地時間不同．
（4）物體在下落的過程中受到重力的作用，運動速度逐漸變大，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)；
物體的速度逐漸增大，處于非平衡狀態(tài)，物體受到非平衡力作用．
答：（1）1、3；在下落高度相同時，物體下落的時間與材料無關(guān)；
（2）物體的材料和下落的高度；
（3）不相等；它們在下落過程中受空氣的阻力較大，不能忽略；
（4）力可以改變物體的運動狀態(tài)；非平衡．

點評 本題考查的內(nèi)容難度較大，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．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，也可以自己設(shè)計實驗去解決它，不能只停留在我學(xué)過的、我會的實驗題上．