Question

13．小明在探究牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)中，如圖A所示，用同一小車從同樣斜面的同一高度由靜止釋放滑下，使它在三種不同表面的水平軌道上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)．
（1）為什么要讓小車從斜面同一高度滑下？使小車滑到斜面底端時(shí)，具有相等的速度．
（2）小車在三種不同表面上運(yùn)動(dòng)的距離不同說明了：小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越長．
（3）對這個(gè)實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步推想，可以得出什么結(jié)論？如果小車在絕對光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，即不受到阻力作用，小車將永遠(yuǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)．

在探究活動(dòng)中，小明對老師給出的“小球在光滑斜面由靜止釋放時(shí)，所處高度越高，到達(dá)斜面底端的速度越大，而與小球質(zhì)量無關(guān)”這一結(jié)論產(chǎn)生了質(zhì)疑．他想深入探究小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度與高度和質(zhì)量的關(guān)系．
【猜想一】可能與小球在光滑斜面上的高度無關(guān)
【猜想二】可能與小球的質(zhì)量有關(guān)
為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他準(zhǔn)備了3個(gè)鋼球，則鋼球1、2、3的質(zhì)量關(guān)系必須滿足m₁＜m₂=m₃．實(shí)驗(yàn)過程如圖B所示，（圖中A、B、C分別表示小鋼球在第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末所處的位置）

（1）實(shí)驗(yàn)一是為了驗(yàn)證猜想二（選填“一”或“二”），通過該實(shí)驗(yàn)他得到的結(jié)論是：小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度與小球的質(zhì)量無關(guān) （選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（2）實(shí)驗(yàn)二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高度處同時(shí)由靜止釋放，到達(dá)底端時(shí)的速度分別為v₂、v₃，請判斷v₂＜ v₃（選填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）①本實(shí)驗(yàn)影響小車運(yùn)動(dòng)距離遠(yuǎn)近的因素主要有兩個(gè)：一是摩擦力的大��；二是小車到達(dá)水平面的速度大小．因此探究小車滑行的距離與摩擦力的關(guān)系時(shí)，就必須確保到達(dá)水平面時(shí)的速度相同；
②根據(jù)接觸面的粗糙程度和小車滑行的距離進(jìn)行歸納；
③在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加上科學(xué)的推理進(jìn)行歸納：如果運(yùn)動(dòng)物體受到的阻力為零，它將會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去；
（2）①此題用到了控制變量法，從實(shí)驗(yàn)一可知；兩球的質(zhì)量不同，在斜面的高度相同．研究的是速度與質(zhì)量的關(guān)系．
②實(shí)驗(yàn)二中球的質(zhì)量相同，高度不同．研究的是速度與高度的關(guān)系．在這些異同點(diǎn)中找出解題思路．

解答 解：（1）①使小車從同一高度滑下，目的是為了讓小車到達(dá)水平面就具有相同的速度．
②小車在不同平面上同過的距離不等，就說明了小車受到的摩擦阻力不同，小車運(yùn)動(dòng)距離越長就說明摩擦阻力越��；即在小車速度相等的情況下，受到的阻力越小，滑行的距離越長；
③從實(shí)驗(yàn)可以得出，小車受到的阻力越小，小車滑行的距離越遠(yuǎn)；因此如果小車不受阻力作用，那么小車將保持原來的速度和方向永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去；即運(yùn)動(dòng)的小車，當(dāng)不受到阻力作用時(shí)，將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）要探究速度與高度的關(guān)系，需使質(zhì)量相等，高度不等，所以m₁＜m₂=m₃．
①實(shí)驗(yàn)一可知；兩球的質(zhì)量不同，在斜面的高度相同．研究的是速度與質(zhì)量的關(guān)系，即猜想二．由于兩球在水平面上通過的距離相同，所以與質(zhì)量無關(guān)．
②實(shí)驗(yàn)二中球的質(zhì)量相同，高度不同．由于兩球在水平面上通過的距離不同，所以與高度有關(guān)，因?yàn)镾₂＜S₃，所以v₂＜v₃．
故答案為：
（1）①使小車滑到斜面底端時(shí)，具有相等的速度；②小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越長；③如果小車在絕對光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，即不受到阻力作用，小車將永遠(yuǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)；
（2）=；①二；無關(guān)；②＜．

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)探究題的關(guān)鍵是注意實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，以及具體實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容，并會(huì)熟練應(yīng)用控制變量法和科學(xué)推理法進(jìn)行分析探究問題．