Question

2．物體只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)只在沒有空氣的空間才能發(fā)生，在有空氣的空間，如果空氣阻力相對(duì)物體的重力比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似地看作自由落體運(yùn)動(dòng)．

（1）為了探究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間與哪些因素有關(guān)，物理學(xué)習(xí)研究小組（一）提出了如下猜想：
猜想一：物體下落的時(shí)間與物體的材料有關(guān)．
猜想二：物體下落的時(shí)間與物體的質(zhì)量有關(guān)．
猜想三：物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)．
為驗(yàn)證猜想的正確性，小組同學(xué)用6個(gè)金屬球做了一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	材料	質(zhì)量（g）	下落高度（m）	下落時(shí)間（s）
1	鐵球	50	10	1.43
2	鋁球	50	10	1.43
3	銅球	50	10	1.43
4	鋁球	50	15	1.75
5	銅球	80	20	2.02
6	鐵球	80	10	1.43

①為了驗(yàn)證猜想一，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為1、2和3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時(shí)間與物體的材料無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
②為了驗(yàn)證猜想二，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為1、6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時(shí)間與物體的質(zhì)量無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
③為了驗(yàn)證猜想三，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（2）物理學(xué)習(xí)研究小組（二）也對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了研究，他們讓質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)同時(shí)從同一 高度由靜止開始下落，他們發(fā)現(xiàn)兩者下落時(shí)間不相等，原因是：質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)，紙團(tuán)的體積大，受到的空氣阻力較大
（3）圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組繪制的金屬球由靜止自由下落的高度h與時(shí)間t關(guān)系圖象；則圖乙中描述重力對(duì)該球做功W與時(shí)間t關(guān)系的四種圖象中，正確的圖象是C．

Answer 1

分析 （1）探究影響物體下落時(shí)間的因素實(shí)驗(yàn)需要應(yīng)用控制變量法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定需要控制的變量，分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)然后答題．
（2）從阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的角度分析答題．
（3）根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs與圖示圖象分析答題．

解答 解：（1）①為了驗(yàn)證猜想一：物體下落的時(shí)間與物體的材料有關(guān)，應(yīng)控制物體的質(zhì)量與下落高度相同而材料不同，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，驗(yàn)證猜想一，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為1、2和3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體下落的時(shí)間與物體的材料無關(guān)．
②為了驗(yàn)證猜想二：物體下落的時(shí)間與物體的質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)控制物體的材料與下落高度相同而物體的質(zhì)量不同，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，為了驗(yàn)證猜想二，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為1和6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體下落的時(shí)間與物體的質(zhì)量無關(guān)．
③為了驗(yàn)證猜想三：物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)，應(yīng)控制物體的材料與質(zhì)量相同而下落高度不同，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，為驗(yàn)證猜想三，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2和4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)．
（2）質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)，紙團(tuán)的體積大，紙團(tuán)受到的空氣阻力大，空氣阻力對(duì)紙團(tuán)的影響較大，因此它們同時(shí)從同一高度由靜止開始下落，他們發(fā)現(xiàn)兩者下落時(shí)間不相等．
（3）重力做功：W=Fs=mgh，mg是常數(shù)，因此W與h成正比，W與t的關(guān)系和h與t的關(guān)系相似，由圖示圖象可知，圖C所示圖象與圖甲所示圖象相似，故C正確，故選C；
故答案為：（1）①無關(guān)；②1、6；無關(guān)；③2、4；有關(guān)；（2）質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)，紙團(tuán)的體積大，受到的空氣阻力較大；（3）C．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵是控制變量法的掌握和應(yīng)用，控制變量法：就是在研究和解決問題的過程中，對(duì)影響事物變化規(guī)律的因素和條件加以人為控制，只改變某個(gè)變量的大小，而保證其它的變量不變，最終解決所研究的問題．