Question

12．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．这种运动在真空中才能发生，在有空气的空间，当空气阻力很小可以忽略时，物体的下落可以近似地看作自由落体运动．为了探究自由落体运动快慢与哪些因素有关，小霞和同学作了如下猜想：
猜想一：物体自由落体运动的快慢与物体的材料有关；
猜想二：物体自由落体运动的快慢与物体的质量有关．
为了验证猜想，他们分别将三个金属球（提供金属球：铁球、铅球；质量：0.2kg，0.21kg，0.3kg）在20m高处由静止释放，测得金属球落地时间，回答下列问题：
（1）请设计一个实验记录数据的表格，表格中要有必要的实验记录．
（2）他们选用金属球而不选用棉花球或纸团进行实验，这样做的目的是C．（填入选项序号）
A．便于实验操作
B．便于实验观察
C．相对空气阻力较小，使运动更接近自由落体运动，实验更具科学性
（3）实验测得三个金属球落地时间均为0.21s，据此可得结论物体自由落体运动的快慢与物体的材料和质量无关．
（4）若宇航员在月球上将小铁片和羽毛在同一地点、同一高度同时由静止释放，则C．（填入选项序号）
A．铁片先落地  B．羽毛先落地  C．铁片和羽毛同时落地  D．铁片和羽毛悬浮在空中．

Answer 1

分析 （1）表格内容包括材料、质量、下落时间以及实验次数，据此设计表格；
（2）物体自由落体运动的前提是物体不受空气阻力，因此做实验时，要尽量减小物体受到的空气阻力，由此入手可以确定选取铁球实验的原因．
（3）由表中数据可以看出，材料不同质量不同的小球从相同高度开始做自由落体运动的时间相同，这说明物体自由落体运动的快慢与物体的材料和质量无关．
（4）由（3）结论可知应为同时落地．

解答 解：（1）表格内容包括材料、质量、下落时间以及实验次数，表格如下图：

实验序号	材料	质量/kg	下落时间/s
1	铁球	0.2
2	铁球	0.2
3	铅球	0.4

（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，金属球相对于棉球，受到的空气阻力更小，运动更接近自由落体运动．故选C．
（3）分析比较表中的数据，得出的结论是：物体自由落体运动的快慢与物体的材料和质量无关；
（4）由（3）得出的结论可知，由于月球上没有空气，所以在地点相同，高度相等时，小铁片和羽毛将同时落地，故选C．
故答案为：（2）C；（3）物体自由落体运动的快慢与物体的材料和质量无关；（4）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．