Question

古希学者亚里士多德认为：如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用．而伽利略则认为：运动物体并不需要力来维持．到底谁说得对呢？为了探究这个问题．小明和同学们设计了如图所示的实验．
（1）要探究运动到底需不需要力来维持，只需研究力对运动物体的影响，所以小明让一辆运动的小车在不同的阻力作用下研究它的速度变化．小明在实验中是如何让小车受到不同阻力的？
（2）为了探究不同阻力对运动的影响，我们应该保持小车受不同阻力前的速度是相同的，你认为小明是如何做到这一点的？
（3）请将小明在本实验中的结论填写完整：平面越光滑，小车运动的距离越______，速度减小得越______．
（4）根据小明的结论，你能推理出若小车不受阻力，将做什么运动吗？

Answer 1

【答案】分析：（1）小车所受阻力主要来自滑行表面的摩擦力，而摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，因此，可通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小；
（2）保持小车受不同阻力前的速度相同，也就是小车到达水平面时的速度相同，可通过控制小车在斜面上开始下滑时的高度来实现；
（3）从图中可以看出，毛巾表面最粗糙，小车滑行距离最近，木板表面最光滑，小车滑行距离最远，棉布表面居中，据此可得出实验的结论；
（4）根据（3）中的结论，进一步推理，当阻力无限减小时，小车运动的距离将无限远，速度也将保持不变，即做匀速直线运动．
解答：解：
（1）通过改变接触面的粗糙程度不同可改变摩擦力的大小，而摩擦力就是阻碍小车运动的力；
答：让小车分别在粗糙程度不同的表面上运动；
（2）根据控制变量法的要求，要保持小车的速度相同，应使同一小车从同一斜面的同一高度滑下，这样在其到达水平面时的初速度才是相同的；
答：使小车在斜面上的同一高度滑下；
（3）读图可知，毛巾表面最粗糙、阻力最大，小车运动的距离最近，速度减小得最快，而木板表面最光滑，阻力最小，小车运动的距离最远，速度减小得最慢，棉布表面介于两者之间．据此我们可以归纳出：平面越光滑，小车运动的距离越远，速度减小得越慢；
故答案为：远； 慢；
（4）根据前面的结论“平面越光滑，小车运动的距离越远，速度减小得越慢”我们可以推想，当平面绝对光滑时，即阻力为零时，小车将永远运动下去，且速度也将不再减小，也就是做匀速直线运动．
答：小车不受阻力，将永远做匀速直线运动．
点评：通过本实验及其科学推理，我们最终得出的结论是：物体在不受外力时，将保持匀速直线运动状态或静止状态，这就是著名的牛顿第一这定律．同时也说明：力是改变物体运动状态的原因，维持物体运动不需要力．在本实验的研究过程中，运用了控制变量的方法，这是实验成功的关键之一，同时，在对理想状态下物体运动的研究中，我们还通过极端假设的方法进行科学推理，这种研究方法也称为理想实验法，值得我们学习和借鉴．