Question

古希學者亞里士多德認為：如果要使一個物體持續運動，就必須對它施加力的作用．而伽利略則認為：運動物體并不需要力來維持．到底誰說得對呢？為了探究這個問題．小明和同學們設計了如圖所示的實驗．
（1）要探究運動到底需不需要力來維持，只需研究力對運動物體的影響，所以小明讓一輛運動的小車在不同的阻力作用下研究它的速度變化．小明在實驗中是如何讓小車受到不同阻力的？
（2）為了探究不同阻力對運動的影響，我們應該保持小車受不同阻力前的速度是相同的，你認為小明是如何做到這一點的？
（3）請將小明在本實驗中的結論填寫完整：平面越光滑，小車運動的距離越

遠

，速度減小得越

慢

．
（4）根據小明的結論，你能推理出若小車不受阻力，將做什么運動嗎？

Answer 1

分析：（1）小車所受阻力主要來自滑行表面的摩擦力，而摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關，因此，可通過改變接觸面的粗糙程度來改變阻力的大小；
（2）保持小車受不同阻力前的速度相同，也就是小車到達水平面時的速度相同，可通過控制小車在斜面上開始下滑時的高度來實現；
（3）從圖中可以看出，毛巾表面最粗糙，小車滑行距離最近，木板表面最光滑，小車滑行距離最遠，棉布表面居中，據此可得出實驗的結論；
（4）根據（3）中的結論，進一步推理，當阻力無限減小時，小車運動的距離將無限遠，速度也將保持不變，即做勻速直線運動．

解答：解：
（1）通過改變接觸面的粗糙程度不同可改變摩擦力的大小，而摩擦力就是阻礙小車運動的力；
答：讓小車分別在粗糙程度不同的表面上運動；
（2）根據控制變量法的要求，要保持小車的速度相同，應使同一小車從同一斜面的同一高度滑下，這樣在其到達水平面時的初速度才是相同的；
答：使小車在斜面上的同一高度滑下；
（3）讀圖可知，毛巾表面最粗糙、阻力最大，小車運動的距離最近，速度減小得最快，而木板表面最光滑，阻力最小，小車運動的距離最遠，速度減小得最慢，棉布表面介于兩者之間．據此我們可以歸納出：平面越光滑，小車運動的距離越遠，速度減小得越慢；
故答案為：遠； 慢；
（4）根據前面的結論“平面越光滑，小車運動的距離越遠，速度減小得越慢”我們可以推想，當平面絕對光滑時，即阻力為零時，小車將永遠運動下去，且速度也將不再減小，也就是做勻速直線運動．
答：小車不受阻力，將永遠做勻速直線運動．

點評：通過本實驗及其科學推理，我們最終得出的結論是：物體在不受外力時，將保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，這就是著名的牛頓第一這定律．同時也說明：力是改變物體運動狀態的原因，維持物體運動不需要力．在本實驗的研究過程中，運用了控制變量的方法，這是實驗成功的關鍵之一，同時，在對理想狀態下物體運動的研究中，我們還通過極端假設的方法進行科學推理，這種研究方法也稱為理想實驗法，值得我們學習和借鑒．