Question

12．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．這種運動在真空中才能發(fā)生，在有空氣的空間，當(dāng)空氣阻力很小可以忽略時，物體的下落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)，小霞和同學(xué)作了如下猜想：
猜想一：物體自由落體運動的快慢與物體的材料有關(guān)；
猜想二：物體自由落體運動的快慢與物體的質(zhì)量有關(guān)．
為了驗證猜想，他們分別將三個金屬球（提供金屬球：鐵球、鉛球；質(zhì)量：0.2kg，0.21kg，0.3kg）在20m高處由靜止釋放，測得金屬球落地時間，回答下列問題：
（1）請設(shè)計一個實驗記錄數(shù)據(jù)的表格，表格中要有必要的實驗記錄．
（2）他們選用金屬球而不選用棉花球或紙團(tuán)進(jìn)行實驗，這樣做的目的是C．（填入選項序號）
A．便于實驗操作
B．便于實驗觀察
C．相對空氣阻力較小，使運動更接近自由落體運動，實驗更具科學(xué)性
（3）實驗測得三個金屬球落地時間均為0.21s，據(jù)此可得結(jié)論物體自由落體運動的快慢與物體的材料和質(zhì)量無關(guān)．
（4）若宇航員在月球上將小鐵片和羽毛在同一地點、同一高度同時由靜止釋放，則C．（填入選項序號）
A．鐵片先落地  B．羽毛先落地  C．鐵片和羽毛同時落地  D．鐵片和羽毛懸浮在空中．

Answer 1

分析 （1）表格內(nèi)容包括材料、質(zhì)量、下落時間以及實驗次數(shù)，據(jù)此設(shè)計表格；
（2）物體自由落體運動的前提是物體不受空氣阻力，因此做實驗時，要盡量減小物體受到的空氣阻力，由此入手可以確定選取鐵球?qū)嶒灥脑�因�?br />（3）由表中數(shù)據(jù)可以看出，材料不同質(zhì)量不同的小球從相同高度開始做自由落體運動的時間相同，這說明物體自由落體運動的快慢與物體的材料和質(zhì)量無關(guān)．
（4）由（3）結(jié)論可知應(yīng)為同時落地．

解答 解：（1）表格內(nèi)容包括材料、質(zhì)量、下落時間以及實驗次數(shù)，表格如下圖：

實驗序號	材料	質(zhì)量/kg	下落時間/s
1	鐵球	0.2
2	鐵球	0.2
3	鉛球	0.4

（2）自由落體的條件就是盡可能的減小物體受到的空氣阻力，金屬球相對于棉球，受到的空氣阻力更小，運動更接近自由落體運動．故選C．
（3）分析比較表中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：物體自由落體運動的快慢與物體的材料和質(zhì)量無關(guān)；
（4）由（3）得出的結(jié)論可知，由于月球上沒有空氣，所以在地點相同，高度相等時，小鐵片和羽毛將同時落地，故選C．
故答案為：（2）C；（3）物體自由落體運動的快慢與物體的材料和質(zhì)量無關(guān)；（4）C．

點評 本題是利用控制變量法進(jìn)行的探究實驗．控制變量法：就是在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(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．在本題中控制了形狀、地點、高度相同，研究物體自由落體運動的快慢因素．