Question

17．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，如果空气的阻力相对于物体的重力可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动，为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，小刚同学有如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关；
猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关．
为了验证猜想的正确性，小刚和几位同学用三个金属球做了一系列实验，数据记录如表：

实验序号	材料	物体质量/kg	下落高度/m	下落时间/s
1	铁球	0.1	20	1.96
2	铁球	0.1	30	2.47
3	铅球	0.1	20	1.96
4	铅球	0.2	20	1.96

（1）为了验证猜想一，应比较实验序号1、3；为了验证猜想二，应比较实验序号1、2；为了验证猜想三，应比较实验序号3、4．
（2）实验结论：自由落体运动时间与物体下落的高度有关．
（3）如图是小刚同学用照相机每隔相等的时间自动拍照一次，拍下的小球下落时的运动状态，可以看出小球在做变速（选填“匀速”或“变速”）直线运动．
（4）小莉同学也对这个问题进行了探究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间不相等，原因是空气阻力对纸团的影响较大，不能忽略．

Answer 1

分析 （1）根据控制变量法，分析表中实验数据，找出符合要求的实验序号．
（2）分析表中实验数据得出结论．
（3）做匀速直线运动的物体在相等时间内的路程相等，做变速直线运动的物体在相等时间内的路程不相等，根据图示照片判断小球的运动状态．
（4）从空气阻力的影响分析原因．

解答 解：（1）验证猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关，需要控制小球的质量、下落高度相同而材料不同，由表中实验数据可知，实验序号1、3符合要求；
验证猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关，应控制小球的材料与质量相同而小球下落高度不同，由表中实验数据可知，实验序号1、2符合要求；
验证猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关，应控制小球的材料与下落高度相同而小球的质量不同，由表中实验数据可知，实验序号3、4符合要求；
（2）分析表中实验数据可知：自由落体运动时间与物体下落的高度有关，即猜想2是正确的．
（3）由图示照片可知，在相等时间内，小球下落的高度（路程）不同，随时间的增加，小球路程越来越大，小球做变速直线运动．
（4）质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，由于纸团受到的空气阻力对纸团运动影响较大，不能忽略，而铁球受到的空气阻力对铁球运动的影响可以忽略，所以它们不能同时落地，所以它们的落地时间不同．
故答案为：（1）1、3；1、2；3、4；（2）物体下落的高度；（3）变速；（4）空气阻力对纸团的影响较大，不能忽略．

点评 本题是探究自由落体运动下落时间的影响因素实验，通过猜想，与多个因素有关，所以要利用控制变量法，掌握控制变量法的应用是正确解题的关键．同时考查了对实验现象的分析，及对实验现象的影响因素．