Question

19．物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動．這種運動只在沒有空氣的空間才能發(fā)生，在有空氣的空間，如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似地看作自由落體運動．為了探究自由落體運動快慢與哪些因素有關(guān)，小明有如下猜想：
猜想一：物體下落的快慢與物體的材料有關(guān)；
猜想二：物體下落的快慢與物體下落的高度有關(guān)；
猜想三：物體下落的快慢與物體的質(zhì)量有關(guān)．
為驗證猜想的正確性，幾位同學用三個金屬球做了一系列的實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如表：

實驗序號	材料	下落高度（m）	下落時間（s）
1	鐵球	20	1.96
2	鐵球	30	2.47
3	鉛球	20	1.96

（1）驗證猜想一，應(yīng)比較實驗序號1和3，結(jié)論是：在下落高度相同時，物體下落的快慢與材料無關(guān)；
（2）請你幫助小明驗證猜想三：
器材：0.5kg的鐵球A、1kg的鐵球B和皮尺，還需要的器材是秒表；
（3）小華同學也對這個問題進行了研究，她讓兩片完全相同的紙（一張平展，另一張對折）同時從三樓由靜止開始下落，她發(fā)現(xiàn)兩片紙不同時（填“同時”或“不同時”）著地，此下落過程中兩片紙作的不是（填“是”或“不是”）自由落體運動，因為紙所受的阻力太大，相對于紙的重力不能忽略不計．
（4）若鐵球在如圖所示中運動請畫出的鐵球重力示意圖．

Answer 1

分析 （1）解答本題應(yīng)用控制變量的思想去分析，既然是要驗證猜想一，而猜想一是物體下落的快慢與物體的材料有關(guān)，所以應(yīng)選擇其它因素都相同，只有材料不同的兩組序號；
要想得出結(jié)論，就需要看這兩組序號中物體下落的時間是什么關(guān)系：若時間不相同，則說明物體下落快慢與材料有關(guān)；若時間相同，則說明物體下落快慢與材料無關(guān)；
（2）要驗證猜想三，就必須控制它們的高度相同，然后通過比較時間來比較它們的下落快慢，時間的測量需要用秒表；
（3）根據(jù)自己的經(jīng)驗來判斷是同時落地還是不同時落地；
紙片下落過程中會受到空氣的阻力影響；
（4）重力的方向是豎直向下的，力的作用點在鐵球的幾何中心，據(jù)此作圖．

解答 解：（1）要驗證物體下落的快慢與物體的材料有關(guān)，就必須控制物體的下落高度相同，而材料不同．從表格中的數(shù)據(jù)可知，序號1和3的下落高度相同，材料不同，所以應(yīng)比較實驗序號1和3；
當鐵球和鉛球從同一高度下落時，它們下落的時間是相同的，所以它們的下落快慢是相同的，則物體下落的快慢與材料無關(guān)．
（2）要驗證猜想三，除了所列舉的器材外，還需要用秒表測量物體下落所用的時間；
（3）雖然兩片紙的質(zhì)量相同且都從同一高度下落，但由于它們的面積不同，所以在下落過程中受到的空氣阻力不同，對折的紙片會下下落到地面，平展的紙片會后下落到地面；
由于自由落體運動是指物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動，而紙片在下落過程中受到的空氣阻力相對于重力是比較大的，不能忽略，所以紙片在下落過程中做的不是自由落體運動；
（4）找出鐵球的重心，畫一豎直向下的線段，標出箭頭，并標明大小，如圖所示：

故答案為：（1）1；3；在下落高度相同時，物體下落的快慢與材料無關(guān)；
（2）秒表；
（3）不同時；不是；紙所受的阻力太大，相對于紙的重力不能忽略不計；
（4）見上圖．

點評 本題考查的內(nèi)容雖然是高中物理的知識，但本題考查的方法卻是初中物理經(jīng)常用到的方法-控制變量法．所以對于不是初中物理知識的實驗題，我們也可以采用控制變量法去完成它，也就是說我們學習物理更重要的是要掌握方法，當我們遇到新的問題時，也可以自己設(shè)計實驗去解決它，不能只停留在我學過的、我會的實驗題上．