Question

18．如圖為某同學“探究牛頓第一定律”的實驗裝置，實驗中該同學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，觀察木塊移動的距離，從而得出力和運動的關系．
（1）在實驗操作中有一處明顯的錯誤是（不要解釋錯誤的原因）：分別用不同的力推了一下木塊．
（2）實驗時，為了使小車在水平面上開始運動時，具有相同的速度，采取的措施是：讓小車從斜面的同一高度滑下；
（3）小車在水平軌道上滑行時，受到的力一共有3個．
（4）更正錯誤后進行實驗，從實驗中可觀察到，平面越光滑，小車運動的距離越遠，速度減小得越慢．
（5）一般人的思維都局限在直接比較小車在不同表面上運動的距離不同，但科學家們卻能發(fā)現(xiàn)物體運動的表面越光滑，相同情況下物體受到的阻力越小，物體運動的距離越長；并由此推想出進一步的結(jié)論，運動的物體如果不受外力作用，它將做勻速直線運動．著名的牛頓第一定律就是在此基礎上推理總結(jié)出來的，該定律不能（填“能”或“不能”）用實驗直接證明．

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）小車從斜面上會自由下滑，在不同的高度，下滑到斜面底端的速度就不相同，根據(jù)這個關系則可得出每次應該讓小車在什么位置由靜止開始向下滑；
（3）小車在水平面上是靠慣性滑行的，所以受到三個力，分別是重力、支持力和摩擦力；
（4）水平面越光滑，對小車的摩擦力越小，則小車運動得越遠；
（5）當小車滑下時是運動的，小車如果不受摩擦力，小車將做勻速直線運動；
牛頓第一定律是概括了伽利略等人的研究成果，在大量經(jīng)驗事實的基礎上，通過推理而抽象概括出來的，運用的是科學推理法．

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，還與物體的初始速度有關，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，導致了木塊的初始速度不同．故這種操作是錯誤的；
（2）為了使小車在粗糙程度不同水平面上剛開始運動到時具有相同的速度，小車應從斜面的同一高度處由靜止滑下；
（3）對小車進行受力分析時，可以根據(jù)小車分別在水平和豎直方向上的受力情況進行分析；小車在豎直方向上受到重力和水平面對它的支持力，因為小車在水平方向上是靠慣性滑行，所以在水平方向上只有摩擦力．所以小車受到三個力作用；
（4）由圖可知，毛巾、棉布、木板依次越來越光滑，阻力也越來越小，從小車前進的距離來看，在初速度相同的條件下，水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，小車運動的越遠，速度減小得越慢；
（5）根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，小車運動的距離越遠，速度減小得越慢；推理可知，如果小車不受外力，小車將以不變的速度永遠運動下去，即做勻速直線運動；
著名的牛頓第一定律，也稱慣性定律，就是在此基礎上總結(jié)出來的．這個定律因為是用推理的方法得出，所以它不是用實驗直接得出的．
故答案為：（1）分別用不同的力推了一下木塊；（2）讓小車從斜面的同一高度滑下；（3）3；（4）遠；慢；（5）阻力；做勻速直線運動；不能．

點評 在探究阻力對物體運動的影響實驗中，所用到的實驗方法除控制變量法外，還有科學推理法，也被稱為理想實驗法．表面的絕對光滑只是一種理想狀態(tài)，無法在現(xiàn)實中達到，只能是在實驗現(xiàn)象的基礎上，再加上科學推理來得出結(jié)論．