Question

12．如圖為某同學(xué)“探究牛頓第一定律”的實(shí)驗(yàn)裝置．該同學(xué)先后三次將同一木塊放在同一斜面上的同一高度，然后分別用不同的力推了一下木塊，使其沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，逐漸減小水平面的粗糙程度，觀察木塊運(yùn)動(dòng)的距離，從而得出力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系．
（1）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中有一處明顯的錯(cuò)誤是（不要求解釋錯(cuò)誤的原因）分別用不同的力推了一下木塊．
（2）為什么三次實(shí)驗(yàn)要在同一高度釋放小車？
（3）更正錯(cuò)誤后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中觀察到，隨著摩擦力的逐漸減小，木塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的距離逐漸變長；由于實(shí)驗(yàn)中摩擦力不可能為零，所以不可能觀察到木塊在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的情形．
（4）在上述實(shí)驗(yàn)觀察分析的基礎(chǔ)上，可以推測：如果摩擦力減小為零，水平面足夠長，那木塊在水平面上的速度既不減小，也不增加，運(yùn)動(dòng)方向也不發(fā)生變化，木塊將做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（5）運(yùn)用力和運(yùn)動(dòng)的知識進(jìn)行判斷：運(yùn)動(dòng)的物體受力不平衡時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變（選填“改變”或“不改變”）；力是改變（選填“改變”或“維持”）物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中為了驗(yàn)證物體速度相同時(shí)，木塊受到的不同的阻力對其速度的影響，因此實(shí)驗(yàn)中要保證木塊的初始速度相同．故由此可以找出其操作中存在的錯(cuò)誤；
（2）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)：一是摩擦力的大小；二是小車到達(dá)水平面的速度大��；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；
（3）根據(jù)圖示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，可以確定隨著摩擦力的減小其運(yùn)動(dòng)距離、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的變化；
（4）根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的定義，結(jié)合題目中提到的運(yùn)動(dòng)情形即可得到答案；
（5）物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，受到的力一定是平衡力；力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因．

解答 解：
（1）木塊運(yùn)動(dòng)的距離長短不僅與木塊受到的摩擦力有關(guān)，還與物體的初始速度有關(guān)，因此在研究摩擦力對其運(yùn)動(dòng)距離的影響時(shí)，要控制木塊的速度相同，即要用到控制變量法，由于用不同的力推木塊，導(dǎo)致了木塊的初始速度不同，故這種操作是錯(cuò)誤的；
（2）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；
（3）隨著接觸面的改變，發(fā)現(xiàn)接觸面越來越光滑，摩擦力越來越小，木塊運(yùn)動(dòng)的距離會(huì)越來越長，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也越來越長．物體由于在運(yùn)動(dòng)過程中，受到的摩擦力不可能為零，故不能保持平衡狀態(tài)，所以不會(huì)出現(xiàn)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象；
（4）根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的定義可知：當(dāng)物體的速度不變，經(jīng)過的路線是直線的運(yùn)動(dòng)即為勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（5）運(yùn)動(dòng)的物體受力平衡時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不改變，受力不平衡時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變；
力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，肯定是受到了非平衡力的作用．
故答案為：（1）分別用不同的力推了一下木塊；（2）為了讓小車滑到水平面的初速度相同；（3）變長；不可能為零；（4）勻速直線運(yùn)動(dòng)；（5）改變；改變．

點(diǎn)評 牛頓第一定律是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加上科學(xué)的推理得出的，它不能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，其原因是現(xiàn)實(shí)生活中沒有不受外力的物體．