Question

古希臘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．而牛頓則認為：運動的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，小芳和同學們設計了如圖所示的實驗．
（1）為了探究不同阻力對運動的影響，小芳每次實驗時，總是讓同一小車從同一斜面的

同一個高度

自由滑下，這是為了保持小車在水平面開始的

速度相同

．
（2）請將小芳在本實驗中的結論填寫完全：平面越光滑，小車運動的距離越

遠

，說明小車受到的摩擦力越

小

，速度減小得越

慢

．
（3）根據小芳的實驗結論，推理得出：若小車不受阻力，將做

勻速直線

運動．

Answer 1

分析：（1）小車在同一高度，具有的重力勢能相同，小車放在同一個高度自由滑下，重力勢能轉化為動能，小車到達斜面底部獲得相等的速度．
（2）小車在水平面上運動，水平面的材料不同，粗糙程度不同，摩擦力大小不同．水平面越光滑，摩擦力越小，改變物體的運動狀態越慢，小車運動的越遠．
（3）如果沒有摩擦力，小車的運動狀態將不發生改變，永遠勻速直線運動下去．

解答：解：（1）小車在斜面的同一個高度，具有相同的重力勢能，小車下滑時，重力勢能轉化為動能，動能相同，質量不變，速度相同，所以小車從同一高度自行下滑，是為了使小車剛達到水平面時的速度相同．
（2）在水平面上鋪上不同材料，是為了改變接觸面的粗糙程度，改變小車受到的摩擦力．小車以同樣的速度進入水平軌道時，水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，改變物體的運動狀態越慢，速度減小得越慢，小車運動的距離越遠．
（3）假如水平面對小車完全沒有摩擦，即小車不受阻力，小車的運動狀態將不發生改變，小車將永遠做勻速直線運動．
故答案為：（1）同一個高度；速度相同；（2）遠；小；慢；（3）勻速直線運動．

點評：牛頓第一定律不能用實驗直接驗證，是在實驗的基礎上，通過科學推理獲得的．
小車從同一高度自行滑下，對于初學者，動能和勢能的轉化還沒有學習，學生不能理解．