Question

3．如图1是研究牛顿第一定律的实验．请回答：

（1）三次实验中让小车从斜面同一高度由静止开始滑下，是为了使小车到达水平面的速度相同．
（2）实验结论是：水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，运行的距离越远．
（3）根据实验结论，可推理得出：运动的小车如果所受的阻力为零，小车将做匀速直线运动．
（4）牛顿第一定律是建立在：D．
A．日常生活经验的基础上　　　B．科学家猜想的基础上
C．直接实验结果的基础上　　　D．实验和科学推理相结合的基础上
（5）为了研究轻重不同的物体在真空中的下落快慢，科学家曾做过下面的理想实验．将大小相同的金、铅、木三个实心小球，分别同时放入三种密度不同的介质中（ρ_介质1＞ρ_介质2＞ρ_介质3），观察比较三个小球下落的快慢，如图2所示．试回答下列问题：
①“下落的快慢”可以通过比较三个实心小球在同种介质的同一高度，由静止同时释放，下落到相同位置时所需的时间得出．
②在上述实验中，三个小球下落快慢的差异由大到小的介质依次是介质1、介质2、介质3．
③进一步推理可得，当三个小球在真空时，它们下落快慢的将没有（“有”或“没有”）差异．

Answer 1

分析 （1）小车从斜面的同一度度滑下是控制变量法的需要，是为了使小车到达水平面时有相同的初速度；
（2）根据实验现象，可判断水平面的光滑程度对小车所受摩擦力和运行距离的影响；
（3）根据实验现象，可以假想水平面无限光滑，那么阻力就无限小，小车运动的距离就会无限远，最后可达到做匀速直线运动的理想状态．
（4）知道牛顿第一定律是建立在实验和科学推理相结合的基础上；
（5）①体积相同、材料不同的小球在三种密度不同的介质中，从相同高度开始做自由落体运动，通过比较下落到相同位置所用时间，比较出下落的快慢；
②观察三个小球在介质中下落到相同位置时，小球之间相对距离的大小可比较出小球在不同介质中下落快慢的差异；
③该实验运用推理法：在减小物体受到的阻力为零时，材料、质量不同的小球下落的速度相等．

解答 解：（1）三次实验用同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时小车的初速度相同．
（2）从实验中可以看出，水平面越光滑，对小车的摩擦力越小，小车运动得越远，小车的速度减小得越慢．
（3）当水平面绝对光滑时，运动的小车受到的阻力为零，即小车在水平方向上不受力的作用时，小车将匀速直线运动下去．
（4）由于绝对光滑的水平面是不存在的，绝对不受力的情况也是一种理想情况，因此牛顿第一定律是建立在实验和科学推理相结合的基础上的，故只有D说法正确．
（5）①运用控制变量法，使三个体积相同、不同材料的实心小球在同一介质的相同高度处，同时释放，比较下落到相同位置时所用的时间，可以判断三个小球下落的快慢；
②三个小球在不同介质的相同高度下落到相同位置时，比较小球之间相对距离的大小，即可比较出小球在不同介质中下落快慢的差异；介质1中小球之间距离大，说明小球下落快慢的差异大；介质3中小球之间距离小，说明小球下落快慢的差异小；因此三个小球下落快慢的差异由大到小的介质一次是介质1、介质2、介质3；
③比较介质1、介质2、介质3发现，三种介质密度为：ρ_介质1＞ρ_介质2＞ρ_介质3，密度越小，小球下落快慢的差异越小，当介质不存在，即为真空时，小球下落快慢的差异将消失，即为零．
故答案为：（1）使小车到达水平面的速度相同；
（2）小；远；
（3）做匀速直线运动；
（4）D；
（5）①时间；②介质1、介质2、介质3；③没有．

点评 图1的实验，重点分析阻力对物体运动状态改变所起的作用；通过对理想状态的科学推理，得出进一步的结论，并知道牛顿第一定律建立在实验和科学推理相结合的基础上．
图2的实验，考查的是自由落体运动的探究性实验，内容虽然是高中物理的知识，但本题考查的方法却是初中物理经常用到的方法-控制变量法．所以对于不是初中物理知识的实验题，我们也可以采用控制变量法去完成它，也就是说我们学习物理更重要的是要掌握方法，当我们遇到新的问题时，也可以自己设计实验去解决它，不能只停留在我学过的、我会的实验题上．