Question

9．在探究“推断物体不受力时的运动”实验中，在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布；让小车从斜面顶端由静止滑下，如图甲所示，观察和比较小车在毛巾表面，棉布表面和木板表面滑行的距离．
（1）实验中每次均让小车从同一斜面顶端由静止滑下的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小相等（选填“相等”或“不相等”）．
（2）实验中是通过改变水平面的粗糙程度来改变小车所受阻力大小的．
（3）实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢（选填“快”或“慢”）．
（4）推理：本实验中，如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零时，它将做匀速直线运动．
（5）本实验中小车在水平面上三次滑行过程中消耗的机械能大小相等（选填“相等”或“不相等”）．
（6）通过上面的探究后，再思考如图乙所示的问题，摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将静止（选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”）．

Answer 1

分析 （1）该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等，比较小车运动的距离才有意义，所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放；
（2）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小；
（3）小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力，实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小，阻力越小小车运动的距离越远；
（4）由第（3）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况；
（5）机械能是指物体的动能和重力势能总和，动能大小与物体的质量和速度有关，重力势能大小与物体的质量和高度有关；
（6）根据牛顿第一定律，当物体不受任何外力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态．

解答 解：
（1）每次都从斜面上同一位置释放，使小车运动到斜面底端时的速度相等；
（2）在做“斜面小车实验”时，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，目的是探究阻力对物体运动的影响，由毛巾表面到棉布再到木板，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力也减小；
（3）表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；
（4）假如小车受到的阻力为零，即小车不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动；
（5）小车从同一光滑斜面的同一高度自由下滑，到达水平面时的速度相等，小车的质量相等，由此可知小车动能相等，机械能是指物体的动能和重力势能总和，所以小车达到水平面时的机械能相等，小车最终静止，小车通过克服摩擦力做功将其机械能完全转化为其它形式的能，即小车消耗的机械能相等；
（6）当摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，此时小球的动能全部转化为重力势能，速度为零，若不受任何外力，将保持静止状态不变．
故答案为：（1）相等；（2）粗糙程度；（3）慢；（4）零；（5）相等；（6）静止．

点评 本题是探究阻力对物体运动的影响实验，要掌握实验的现象及结论，知道在此基础上经过推理可得牛顿第一定律的内容，解此类问题一定要注意思考实验的意义，并能根据所学的其他物理知识分析解决本实验中相关的实验现象．