Question

15．（1）探究牛顿第一定律时，我们所做的实验如图1所示，试问：
（a）使小车从同一高度滑下的目的是使小车滑到水平面时具有相等的速度；
（b）小车在毛巾表面上运动的距离最短，原因是受到的摩擦力最大，根据实验事实和实验推理物理研究方法，我们可以认为小车在水平面上不受力时将做匀速直线运动．

（2）如图2所示，某同学将两个相同的斜面并排放在水平桌面上，利用它们探究动能或重力势能与哪些因素有关．
（a）将A、B两球（m_A＜m_B）分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到它们并排滚动且始终相对静止．这表明在滚动的任一时刻，两球的速度相同，且两球的速度跟质量无关．
（b）分别在水平桌面上的C、C′处放置相同的木块，再将两球分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到B球将木块撞得更远．由此可得出结论：物体的速度相同，质量越大，它的动能越大．

Answer 1

分析 （1）（a）要探究阻力对物体运动的影响，实验中应控制小车的初速度相同，为了使小车到达水平面具有相同的初速度，应使同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下；
（b）探究运动和力的关系实验中，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动得越远，推理得出若不受阻力，小车将做匀速直线运动．
（2）（a）由于两球原来的位置相同，运动了一段时间后，两球的位置没有变化，极始终相对静止，由此可知，两球的速度大小关系．
由题意知，两个球的质量不同，但两球的速度始终相等，由此得到球的速度与质量的关系．
（b）由于两球的质量不同，速度相同，根据动能的决定因素可知其动能大小不同，所以将球撞击的距离也不同，动能大的球将木块撞得更远．因此要确定哪个球将木块撞击的更远，就要先确定哪个球的动能更大，进而得出动能与质量的关系．

解答 解：（1）（a）实验中，将小车从斜面上的同一位置由静止释放，目的是让小车在水平面上开始运动的初速度相同．
（b）比较小车在水平面上运动的距离，当水平面越平滑时，小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离越远；越粗糙时，小车受到的摩擦力越大，小车运动的距离越近；
由实验知小车在毛巾表面上运动的距离最短，原因是受到的摩擦力最大，根据实验事实可以推理得出小车在水平面上不受力时将做匀速直线运动．此研究过程中采用了实验推理的方法．
（2）①由于两球从相同的高度同时滚落，且在每一时刻，两者的位置都相对静止，即，经过了相同的时间，运动的距离相同，由此可知，两球的速度始终相等．
由题意知，两个球的质量不同，但在每一时刻的速度相同，所以两个球的速度大小与质量无关．
②到达底端时，两球的速度相等，由于B球的质量大，所以，根据动能的决定因素可知，其动能就大，将木块撞击的就远．
A、B两个球的速度大小相同，由于质量的不同导致了两个球的动能不同，并且质量大的物体的动能大，由此可得出如下结论：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大．
故答案为：（1）（a）速度；（b）毛巾；实验推理；（3）（a）相同；质量；（b）B；物体的速度相同，质量越大，它的动能越大．

点评 该题考查了学生对于牛顿第一定律的实验所采用的方法是否掌握以及对该实验的推理结论是否了解以及探究动能的因素的和声音的和掌握情况．两个实验都用到的方法是物理中经常采用的控制变量法和转换法，是一道基础实验题．