Question

3．探究自由落体运动时间与哪些因素有关．
物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似的看作自由落体运动．
【猜想与假设】
猜想一：可能与物体的材料有关；   
猜想二：可能与物体下落的高度有关；
猜想三：可能与物体的质量有关．
为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：

实验序号	材料	物体质量（kg）	下落高度（m）	下落时间（s）
1	铁球	1	20	1.96
2	铁球	1	30	2.47
3	铅球	1	20	1.96
4	铅球	2	20	1.96

【进行实验与收集数据】
（1）为了验证猜想一，应比较序号1、3，结论是：物体下落的时间与物体的材料无关．
（2）实验中，他们选用铁球而不选用相同质量的棉花进行实验，这样做的目的是C．
A、便于实验操作   
B、便于观察
C、相对空气阻力小，使运动更接近于自由落体运动，更具科学性
【拓展应用】
（1）根据表中的数据分析，若宇航员在月球上将小铁片和羽毛在同一地点、同一高度同时释放，它们将A．
A、同时落地   
B、铁片先落地，羽毛后落地
C、羽毛先落地，铁片后落地
（2）该实验中，小明它们采用的物理研究方法是C．
A、“类比法”B、“等效替代法”C、“控制变量法”D、“模型法”

Answer 1

分析 （1）由题意可知，对自由落体运动时间与哪些因素有关的问题，提出了两种猜想；
因此对于此类多因素问题要采用控制变量法进行分析解答，即当研究自由落体运动时间与其中一个因素的关系时，要控制其它的因素不变．
拓展：（1）棉花球或纸团的体积较大，会受到较大的空气阻力；
（2）由（2）结论可知应为同时落地．由题意可知，物体下落的时间可能与物体的材料、可能与物体下落的高度、可能与物体的质量有关，实验探究时应采用控制变量法．

解答 解：（1）猜想一是物体下落的时间与物体的材料有关，所以应该控物体下落的高度相同，材料不同，由表格可知实验1、3符合题意；
分析表格中的1、3数据可知，物体下落的时间与物体的材料无关；
（2）自由落体的条件就是尽可能的减小物体受到的空气阻力，铁球相对于棉花，受到的空气阻力更小，运动更接近自由落体运动，故选C；
拓展：
（1）分析表中3和4数据可知，物体的材料和下落的高度相同，物体的质量不同，下落的时间相同，故可得结论：物体下落的时间与物体的质量无关，
宇航员在月球上将小铁片和羽毛在同一地点、同一高度同时释放时，两者做自由落体运动，
因物体下落的时间与物体的材料、质量无关，所以，小铁片和羽毛会同时落地，故选A．
（2）由题意可知，物体下落的时间可能与物体的材料、可能与物体下落的高度、可能与物体的质量有关，实验探究时，不仅采用比较法，还应用了控制变量法，故选C．
故答案为（1）1、3；物体下落的时间与物体的材料无关；（2）C；（1）A；2）C．

点评 本题是利用控制变量法进行的探究实验．控制变量法：就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其它的变量不变，最终解决所研究的问题．在本题中控制了形状、地点、高度相同，研究物体自由落体运动的快慢因素．