Question

12．如圖為某同學(xué)“探究牛頓第一定律”的實驗裝置．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，使其沿斜面向下運動，逐漸減小水平面的粗糙程度，觀察木塊運動的距離，從而得出力和運動的關(guān)系．
（1）該同學(xué)在實驗操作中有一處明顯的錯誤是（不要求解釋錯誤的原因）分別用不同的力推了一下木塊．
（2）為什么三次實驗要在同一高度釋放小車？
（3）更正錯誤后進行實驗，從實驗中觀察到，隨著摩擦力的逐漸減小，木塊在水平面上運動的距離逐漸變長；由于實驗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動的情形．
（4）在上述實驗觀察分析的基礎(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，運動方向也不發(fā)生變化，木塊將做勻速直線運動．
（5）運用力和運動的知識進行判斷：運動的物體受力不平衡時，運動狀態(tài)改變（選填“改變”或“不改變”）；力是改變（選填“改變”或“維持”）物體運動狀態(tài)的原因．

Answer 1

分析 （1）實驗中為了驗證物體速度相同時，木塊受到的不同的阻力對其速度的影響，因此實驗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誤；
（2）本實驗影響小車運動距離遠近的因素主要有兩個：一是摩擦力的大小；二是小車到達水平面的速度大�。灰虼颂骄啃≤嚮�行的距離與摩擦力的關(guān)系時，就必須確保到達水平面時的速度相同；
（3）根據(jù)圖示的實驗現(xiàn)象，結(jié)合實驗?zāi)康�，可以確定隨著摩擦力的減小其運動距離、運動時間的變化；
（4）根據(jù)勻速直線運動的定義，結(jié)合題目中提到的運動情形即可得到答案；
（5）物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，受到的力一定是平衡力；力是物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因，慣性是維持物體運動狀態(tài)不變的原因．

解答 解：
（1）木塊運動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動距離的影響時，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，故這種操作是錯誤的；
（2）使小車從同一高度滑下，目的是為了讓小車到達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，木塊運動的距離會越來越長，運動的時間也越來越長．物體由于在運動過程中，受到的摩擦力不可能為零，故不能保持平衡狀態(tài)，所以不會出現(xiàn)木塊做勻速直線運動的現(xiàn)象；
（4）根據(jù)勻速直線運動的定義可知：當(dāng)物體的速度不變，經(jīng)過的路線是直線的運動即為勻速直線運動；
（5）運動的物體受力平衡時，運動狀態(tài)不改變，受力不平衡時，運動狀態(tài)一定改變；
力是改變物體運動狀態(tài)的原因，物體的運動狀態(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）勻速直線運動；（5）改變；改變．

點評 牛頓第一定律是在實驗的基礎(chǔ)上，加上科學(xué)的推理得出的，它不能用實驗來驗證，其原因是現(xiàn)實生活中沒有不受外力的物體．