Question

物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動．這種運動只在沒有空氣的空間才能發生，在有空氣的空間，如果空氣的阻力相對于物體的重力可以忽略，物體的下落也可以近似地看作自由落體運動．為了探究自由落體運動時間與哪些因素有關，小剛同學有如下猜想：
猜想一：物體下落的時間與物體的材料有關；
猜想二：物體下落的時間與物體下落的高度有關；
猜想三：物體下落的時間與物體的質量有關．
為了驗證猜想的正確性，小剛和幾位同學用三個金屬球做了一系列實驗，數據記錄如下表：

實驗序號	材料	物體質量/kg	下落高度/m	下落時間/s
1	鐵球	0.1	20	1.96
2	鐵球	0.1	30	2.47
3	鉛球	0.1	20	1.96
4	鉛球	0.2	20	1.96

（1）為了驗證猜想一，應比較實驗序號______；為了驗證猜想二，應比較實驗序號______；為了驗證猜想三，應比較實驗序號______．
（2）實驗結論：自由落體運動時間與______有關．
（3）圖是小剛同學用照相機每隔相等的時間自動拍照一次，拍下的小球下落時的運動狀態，可以看出小球在做______（選填“勻速”或“變速”）直線運動．
（4）小莉同學也對這個問題進行了探究，她讓質量相等的鐵球和紙團同時從三樓由靜止開始下落，她發現兩者下落時間不相等，原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據控制變量法，分析表中實驗數據，找出符合要求的實驗序號．
（2）分析表中實驗數據得出結論．
（3）做勻速直線運動的物體在相等時間內的路程相等，做變速直線運動的物體在相等時間內的路程不相等，根據圖示照片判斷小球的運動狀態．
（4）從空氣阻力的影響分析原因．
解答：解：（1）驗證猜想一：物體下落的時間與物體的材料有關，需要控制小球的質量、下落高度相同而材料不同，由表中實驗數據可知，實驗序號1、3符合要求；
驗證猜想二：物體下落的時間與物體下落的高度有關，應控制小球的材料與質量相同而小球下落高度不同，由表中實驗數據可知，實驗序號1、2符合要求；
驗證猜想三：物體下落的時間與物體的質量有關，應控制小球的材料與下落高度相同而小球的質量不同，由表中實驗數據可知，實驗序號3、4符合要求；
（2）分析表中實驗數據可知：自由落體運動時間與物體下落的高度有關，即猜想2是正確的．
（3）由圖示照片可知，在相等時間內，小球下落的高度（路程）不同，隨時間的增加，小球路程越來越大，小球做變速直線運動．
（4）質量相等的鐵球和紙團同時從三樓由靜止開始下落，由于紙團受到的空氣阻力對紙團運動影響較大，不能忽略，而鐵球受到的空氣阻力對鐵球運動的影響可以忽略，所以它們不能同時落地，所以它們的落地時間不同．
故答案為：（1）1、3；1、2；3、4；（2）物體下落的高度；
（3）變速；（4）空氣阻力對紙團的影響較大，不能忽略．
點評：本實驗應用了控制變量法，掌握控制變量法的應用是正確解題的關鍵．