Question

9．如圖為某同學“探究牛頓第一定律”的實驗裝置，實驗中該同學先后三次將同一木塊放在同一斜面上的同一高度，然后分別用不同的力推了一下木塊，使其沿斜面向下運動，逐漸減小水平面的粗糙程度，觀察木塊移動的距離，從而得出力和運動的關系．

（1）在實驗操作中有一處明顯的錯誤是（不要解釋錯誤的原因）：分別用不同的力推了一下木塊．從同一高度自由滑下的目的是到達斜面底端速度相等．
（2）更正錯誤后進行實驗，從實驗中觀察到，隨著摩擦力的逐漸減小，木塊在水平面上運動的距離逐漸變長，運動的時間越來越長，但由于實驗中摩擦力不可能為零，所以不可能觀察到木塊在水平面上做勻速運動的情形．
（3）在上述實驗觀察分析的基礎上，可以推測：如果摩擦力減小為零，水平面足夠長，那木塊在水平面上的速度既不減小，也不增加，運動方向也不發(fā)生變化，木塊將做勻速直線運動．

Answer 1

分析 （1）實驗中為了驗證物體速度相同時，木塊受到的不同的阻力對其速度的影響，因此實驗中要保證木塊的初始速度相同．故由此可以找出其操作中存在的錯誤；
小車從斜面的同一高度釋放，從而使它們剛運動到水平面上時具有相同的速度．
（2）根據(jù)圖示的實驗現(xiàn)象，結合實驗目的，可以確定隨著摩擦力的減小其運動距離、運動時間的變化．
（3）根據(jù)勻速直線運動的定義，結合題目中提到的運動情形即可得到答案．

解答 解：
（1）木塊運動的距離長短不僅與木塊受到的摩擦力有關，還與物體的初始速度有關，因此在研究摩擦力對其運動距離的影響時，要控制木塊的速度相同，即要用到控制變量法．由于用不同的力推木塊，導致了木塊的初始速度不同．故這種操作是錯誤的；
小車從斜面的同一高度釋放，從而使它們剛運動到水平面上時具有相同的速度．
（2）隨著接觸面的改變，發(fā)現(xiàn)接觸面越來越光滑，摩擦力越來越小，木塊運動的距離會越來越長，運動的時間也越來越長．物體由于在運動過程中，受到的摩擦力不可能為零，故不能保持平衡狀態(tài)，所以不會出現(xiàn)木塊做勻速直線運動的現(xiàn)象．
（3）根據(jù)勻速直線運動的定義可知：當物體的速度不變，經過的路線是直線的運動即為勻速直線運動．
故答案為：（1）分別用不同的力推了一下木塊；到達斜面底端速度相等；（2）變長；長；不可能為零；（3）勻速直線運動．

點評 牛頓第一定律是在實驗的基礎上，加上科學的推理得出的，它不能用實驗來驗證，其原因是現(xiàn)實生活中沒有不受外力的物體．