Question

19．图1为某同学“探究牛顿第一定律”的实验装置，实验中该同学先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下木块，使其沿斜面向下运动，逐渐减小水平面的粗糙程度，观察木块移动的距离，从而得出力和运动的关系．

（1）在实验操作中有一处明显的错误是（不要解释错误的原因）：分别用不同的力推了一下木块．
（2）更正错误后进行实验，从实验中观察到，随着摩擦力的逐渐减小，木块在水平面上运动的距离逐渐变长，运动的时间越来越长，但由于实验中摩擦力不可能为零，所以不可能观察到木块在水平面上做匀速运动的情形．
（3）上述实验观察分析的基础上，可以推测：如果摩擦力减小为零，水平面足够长，那木块在水平面上的速度既不减小，也不增加，运动方向也不发生变化，木块将匀速直线运动．
（4）如图2所示，小车处在水平桌面上，用轻绳跨过定滑轮与钩码相连，在轻绳的拉力作用下沿桌面做匀速运动，若突然剪断轻绳，则小车的运动将越来越慢．

Answer 1

分析 （1）实验中为了验证物体速度相同时，木块受到的不同的阻力对其速度的影响，因此实验中要保证木块的初始速度相同．故由此可以找出其操作中存在的错误．
（2）根据图示的实验现象，结合实验目的，可以确定随着摩擦力的减小其运动距离、运动时间的变化．
（3）根据匀速直线运动的定义，结合题目中提到的运动情形即可得到答案．
（4）小车匀速运动，说明小车受到的力是平衡力．竖直方向上重力和支持力是平衡力，水平方向上拉力和摩擦力是平衡力；力可以改变物体的运动状态．

解答 解：
（1）木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关，还与物体的初始速度有关，因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时，要控制木块的速度相同，即要用到控制变量法．由于用不同的力推木块，导致了木块的初始速度不同．故这种操作是错误的．
（2）随着接触面的改变，发现接触面越来越光滑，摩擦力越来越小，木块运动的距离会越来越长，运动的时间也越来越长．物体由于在运动过程中，受到的摩擦力不可能为零，故不能保持平衡状态，所以不会出现木块做匀速直线运动的现象．
（3）根据匀速直线运动的定义可知：当物体的速度不变，经过的路线是直线的运动即为匀速直线运动．
（4）在轻绳的拉力作用下小车沿桌面做匀速运动，若突然剪断轻绳，在水平方向上小车只受摩擦阻力，因为力可以改变物体的运动状态，故小车运动的速度越来越慢，当桌面足够长时，小车会静止．
故答案为：（1）分别用不同的力推了一下木块；（2）变长；长；不可能为零；（3）匀速直线运动；（4）越来越慢．

点评 牛顿第一定律是在实验的基础上，加上科学的推理得出的，它不能用实验来验证，其原因是现实生活中没有不受外力的物体．