Question

9．如图为某同学“探究牛顿第一定律”的实验装置．该同学先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下木块，使其沿斜面向下运动，逐渐减小水平面的粗糙程度，观察木块运动的距离，从而得出力和运动的关系．
（1）该同学在实验操作中有一处明显的错误是（不要求解释错误的原因）小车要从静止开始释放（或不能用力推小车）．
（2）为什么三次实验要在同一高度释放小车？答：为了让小车滑到水平面的初速度相同．
（3）更正错误后进行实验，从实验中观察到，随着摩擦力的逐渐减小，木块在水平面上运动的距离逐渐变长；由于实验中摩擦力不可能为零，所以不可能观察到木块在水平面上做匀速运动的情形．
（4）在上述实验观察分析的基础上，可以推测：如果摩擦力减小为零，水平面足够长，那木块在水平面上的速度既不减小，也不增加，运动方向也不发生变化，木块将匀速直线运动．

Answer 1

分析 （1）实验中为了验证物体速度相同时，木块受到的不同的阻力对其速度的影响，因此实验中要保证木块的初始速度相同．故由此可以找出其操作中存在的错误．
（2）本实验影响小车运动距离远近的因素主要有两个：一是摩擦力的大小；二是小车到达水平面的速度大小；因此探究小车滑行的距离与摩擦力的关系时，就必须确保到达水平面时的速度相同．
（3）根据图示的实验现象，结合实验目的，可以确定随着摩擦力的减小其运动距离、运动时间的变化．
（4）根据匀速直线运动的定义，结合题目中提到的运动情形即可得到答案．

解答 解：（1）木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关，还与物体的初始速度有关，因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时，要控制木块的速度相同，即要用到控制变量法．由于用不同的力推木块，导致了木块的初始速度不同．故这种操作是错误的．
（2）使小车从同一高度滑下，目的是为了让小车到达水平面就具有相同的速度．
（3）随着接触面的改变，发现接触面越来越光滑，摩擦力越来越小，木块运动的距离会越来越长，运动的时间也越来越长．物体由于在运动过程中，受到的摩擦力不可能为零，故不能保持平衡状态，所以不会出现木块做匀速直线运动的现象．
（4）根据匀速直线运动的定义可知：当物体的速度不变，经过的路线是直线的运动即为匀速直线运动．
故答案为：（1）小车要从静止开始释放（或不能用力推小车）；（2）为了让小车滑到水平面的初速度相同；（3）变长；不可能为零；（4）匀速直线运动．

点评 牛顿第一定律是在实验的基础上，加上科学的推理得出的，它不能用实验来验证，其原因是现实生活中没有不受外力的物体．