Question

5．物體只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)．這種運(yùn)動(dòng)只在沒有空氣的空間才能發(fā)生，在有空氣的空間，如果空氣阻力相對物體的重力比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似地看作自由落體運(yùn)動(dòng)．為了探究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間與哪些因素有關(guān)，物理學(xué)習(xí)研究小組（一）提出了如下猜想：
猜想一：物體下落的時(shí)間與物體的材料有關(guān)；
猜想二：物體下落的時(shí)間與物體的質(zhì)量有關(guān)；
猜想三：物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)．
為驗(yàn)證猜想的正確性，小組同學(xué)用6個(gè)金屬球做了一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

1	鐵  球	50	10	1.43
2	鋁  球	50	10	1.43
3	銅  球	50	10	1.43
4	鋁  球	50	15	1.75
5	銅  球	80	20	2.02
6	鐵  球	80	10	1.43

（1）為了驗(yàn)證猜想一，應(yīng)該比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2、3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時(shí)間與物體的材料無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；
（2）為了驗(yàn)證猜想三，應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；
（3）物理學(xué)習(xí)研究小組（二）也對這個(gè)問題進(jìn)行了研究，他們讓質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)同時(shí)從同一高度由靜止開始下落，他們發(fā)現(xiàn)兩者下落時(shí)間不相等，原因是：空氣阻力對紙團(tuán)的影響較大，不能忽略；
（4）圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組繪制的金屬球由靜止自由下落的高度h與時(shí)間t關(guān)系圖象；則圖乙中描述重力對該球做功W與時(shí)間t關(guān)系的四種圖象中，正確的圖象是C．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)控制變量法，分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出符合要求的實(shí)驗(yàn)序號(hào)．
（2）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論．
（3）從空氣阻力的影響分析原因
（4）根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs與圖示圖象分析答題．

解答 解：（1）驗(yàn)證猜想一：物體下落的時(shí)間與物體的材料有關(guān)，需要控制小球的質(zhì)量、下落高度相同而材料不同，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)序號(hào)2、3符合要求；
驗(yàn)證猜想三：物體下落的時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)，應(yīng)控制小球的材料與質(zhì)量相同而小球下落高度不同，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)序號(hào)2、4符合要求；
（2）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間與物體下落的高度有關(guān)，即猜想3是正確的．
（3）質(zhì)量相等的鐵球和紙團(tuán)同時(shí)從三樓由靜止開始下落，由于紙團(tuán)受到的空氣阻力對紙團(tuán)運(yùn)動(dòng)影響較大，不能忽略，而鐵球受到的空氣阻力對鐵球運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略，所以它們不能同時(shí)落地，所以它們的落地時(shí)間不同．
（4）重力做功：W=Fs=mgh，mg是常數(shù)，因此W與h成正比，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，W與t的關(guān)系和h與t的關(guān)系相似，由圖示圖象可知，圖C所示圖象與圖甲所示圖象相似，故C正確，故選C；
故答案為：（1）2、3；無關(guān)；（2）2、4；有關(guān)；（3）空氣阻力對紙團(tuán)的影響較大，不能忽略；（4）C．

點(diǎn)評 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量法，掌握控制變量法的應(yīng)用是正確解題的必要條件，其中利用數(shù)學(xué)知識(shí)是解第4問的關(guān)鍵，有一定難度．