Question

15．（1）探究牛頓第一定律時，我們所做的實驗如圖1所示，試問：
（a）使小車從同一高度滑下的目的是使小車滑到水平面時具有相等的速度；
（b）小車在毛巾表面上運動的距離最短，原因是受到的摩擦力最大，根據(jù)實驗事實和實驗推理物理研究方法，我們可以認為小車在水平面上不受力時將做勻速直線運動．

（2）如圖2所示，某同學(xué)將兩個相同的斜面并排放在水平桌面上，利用它們探究動能或重力勢能與哪些因素有關(guān)．
（a）將A、B兩球（m_A＜m_B）分別從兩斜面的相同高度處由靜止同時釋放，觀察到它們并排滾動且始終相對靜止．這表明在滾動的任一時刻，兩球的速度相同，且兩球的速度跟質(zhì)量無關(guān)．
（b）分別在水平桌面上的C、C′處放置相同的木塊，再將兩球分別從兩斜面的相同高度處由靜止同時釋放，觀察到B球?qū)⒛緣K撞得更遠．由此可得出結(jié)論：物體的速度相同，質(zhì)量越大，它的動能越大．

Answer 1

分析 （1）（a）要探究阻力對物體運動的影響，實驗中應(yīng)控制小車的初速度相同，為了使小車到達水平面具有相同的初速度，應(yīng)使同一小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下；
（b）探究運動和力的關(guān)系實驗中，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，速度減小得越慢，小車運動得越遠，推理得出若不受阻力，小車將做勻速直線運動．
（2）（a）由于兩球原來的位置相同，運動了一段時間后，兩球的位置沒有變化，極始終相對靜止，由此可知，兩球的速度大小關(guān)系．
由題意知，兩個球的質(zhì)量不同，但兩球的速度始終相等，由此得到球的速度與質(zhì)量的關(guān)系．
（b）由于兩球的質(zhì)量不同，速度相同，根據(jù)動能的決定因素可知其動能大小不同，所以將球撞擊的距離也不同，動能大的球?qū)⒛緣K撞得更遠．因此要確定哪個球?qū)⒛緣K撞擊的更遠，就要先確定哪個球的動能更大，進而得出動能與質(zhì)量的關(guān)系．

解答 解：（1）（a）實驗中，將小車從斜面上的同一位置由靜止釋放，目的是讓小車在水平面上開始運動的初速度相同．
（b）比較小車在水平面上運動的距離，當(dāng)水平面越平滑時，小車受到的摩擦力越小，小車運動的距離越遠；越粗糙時，小車受到的摩擦力越大，小車運動的距離越近；
由實驗知小車在毛巾表面上運動的距離最短，原因是受到的摩擦力最大，根據(jù)實驗事實可以推理得出小車在水平面上不受力時將做勻速直線運動．此研究過程中采用了實驗推理的方法．
（2）①由于兩球從相同的高度同時滾落，且在每一時刻，兩者的位置都相對靜止，即，經(jīng)過了相同的時間，運動的距離相同，由此可知，兩球的速度始終相等．
由題意知，兩個球的質(zhì)量不同，但在每一時刻的速度相同，所以兩個球的速度大小與質(zhì)量無關(guān)．
②到達底端時，兩球的速度相等，由于B球的質(zhì)量大，所以，根據(jù)動能的決定因素可知，其動能就大，將木塊撞擊的就遠．
A、B兩個球的速度大小相同，由于質(zhì)量的不同導(dǎo)致了兩個球的動能不同，并且質(zhì)量大的物體的動能大，由此可得出如下結(jié)論：運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能越大．
故答案為：（1）（a）速度；（b）毛巾；實驗推理；（3）（a）相同；質(zhì)量；（b）B；物體的速度相同，質(zhì)量越大，它的動能越大．

點評 該題考查了學(xué)生對于牛頓第一定律的實驗所采用的方法是否掌握以及對該實驗的推理結(jié)論是否了解以及探究動能的因素的和聲音的和掌握情況．兩個實驗都用到的方法是物理中經(jīng)常采用的控制變量法和轉(zhuǎn)換法，是一道基礎(chǔ)實驗題．