Question

8．理想實驗是科學研究中的一種重要方法，它是將實驗條件、過程在思維中以理想化的方式表現．如為了研究輕重不同的物體在真空中的下落快慢，科學家曾做過下面的理想實驗：將大小相同的金、鉛、木三個實心小球，分別同時放入三種密度不同的介質中（ρ_介質1＞ρ_介質2＞ρ_介質3），觀察比較三個小球下落的快慢，如圖所示．

試回答下列問題：
（1）“下落的快慢”可以通過比較三個實心小球在同種介質的同一高度，由靜止同時釋放，下落到相同位置時所需的時間得出．
（2）在上述實驗中，三個小球下落快慢的差異由大到小的介質依次是介質1、介質2、介質3．
（3）進一步推理可得，當三個小球在真空中由靜止同時釋放時，關于它們下落快慢的差異，以下推理合理的是C．
A．下落快慢的差異將變大     B．下落快慢的差異與介質3相似     C．下落快慢的差異將為零．

Answer 1

分析 （1）體積相同、材料不同的小球在三種密度不同的介質中，從相同高度開始做自由落體運動，通過比較下落到相同位置所用時間，比較出下落的快慢；
（2）觀察三個小球在介質中下落到相同位置時，小球之間相對距離的大小可比較出小球在不同介質中下落快慢的差異；
（3）該實驗運用推理法：在減小物體受到的阻力為零時，材料、質量不同的小球下落的速度相等．

解答 解：（1）運用控制變量法，使三個體積相同、不同材料的實心小球在同一介質的相同高度處，同時釋放，比較下落到相同位置時所用的時間，可以判斷三個小球下落的快慢；
（2）三個小球在不同介質的相同高度下落到相同位置時，比較小球之間相對距離的大小，即可比較出小球在不同介質中下落快慢的差異；介質1中小球之間距離大，說明小球下落快慢的差異大；介質3中小球之間距離小，說明小球下落快慢的差異小；因此三個小球下落快慢的差異由大到小的介質一次是介質1、介質2、介質3；
（3）比較介質1、介質2、介質3發現，三種介質密度為：ρ_介質1＞ρ_介質2＞ρ_介質3，密度越小，小球下落快慢的差異越小，當介質不存在，即為真空時，小球下落快慢的差異將消失，即為零．故應選C．
故答案為：（1）時間；（2）介質1、介質2、介質3；（3）C．

點評 本題考查的是自由落體運動的探究性實驗，內容雖然是高中物理的知識，但本題考查的方法卻是初中物理經常用到的方法-控制變量法．所以對于不是初中物理知識的實驗題，我們也可以采用控制變量法去完成它，也就是說我們學習物理更重要的是要掌握方法，當我們遇到新的問題時，也可以自己設計實驗去解決它，不能只停留在我學過的、我會的實驗題上．