Question

10．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(fā)生，在有空氣的空間，如果空氣阻力相對物體的重力比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似地看作自由落體運動．
（1）為了探究自由落體運動時間與哪些因素有關(guān)，物理學(xué)習(xí)研究小組（一）提出了如下猜想：
猜想一：物體下落的時間與物體的材料有關(guān)；
猜想二：物體下落的時間與物體的質(zhì)量有關(guān)；
猜想三：物體下落的時間與物體下落的高度有關(guān)．
為驗證猜想的正確性，小組同學(xué)用6個金屬球做了一系列實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

實驗序號	材  料	質(zhì)量（g）	下落高度（m）	下落時間（s）
1	鐵  球	50	10	1.43
2	鋁  球	50	10	1.43
3	銅  球	50	10	1.43
4	鋁  球	50	15	1.75
5	銅  球	80	20	2.02
6	鐵  球	80	10	1.43

①為了驗證猜想一，應(yīng)比較實驗序號為1、2和3的實驗數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時間與物體的材料無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
②為了驗證猜想二，應(yīng)比較實驗序號為1和6的實驗數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時間與物體的質(zhì)量無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
③為了驗證猜想三，應(yīng)比較實驗序號為2和4的實驗數(shù)據(jù)；分析可知，物體下落的時間與物體下落的高度有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（2）物理學(xué)習(xí)研究小組（二）也對這個問題進行了研究，他們讓質(zhì)量相等的鐵球和紙團同時從同一高度由靜止開始下落，他們發(fā)現(xiàn)兩者下落時間不相等，原因是：紙團受到空氣的阻力較大，不能忽略．

Answer 1

分析 （1）對自由落體運動時間與哪些因素有關(guān)的問題，題目中共提出了三種猜想，在研究一個物理量對某個現(xiàn)象的影響時，一定要保持其它物理量不變，這種方法稱為控制變量法，因此對于此題中多因素問題要采用控制變量法進行分析解答，即當(dāng)研究自由落體運動時間與其中一個因素的關(guān)系時，須控制其它的因素不變．
（2）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，從紙團下落時受到的空氣阻力的影響分析原因．

解答 解：（1）①．猜想一是探究物體下落的時間與物體的材料是否有關(guān)，所以應(yīng)該控制材料的質(zhì)量和高度相同，改變材料，由表格可知實驗1、2、3符合題意；分析表格中的1、2、3數(shù)據(jù)可知，所用的時間相同，所以物體下落的快慢與材料無關(guān)；
②猜想二是探究物體下落的時間與物體的質(zhì)量是否有關(guān)，所以應(yīng)控制材料的種類和高度相同，改變質(zhì)量，由表格可知實驗1、6符合，分析表1、6中的數(shù)據(jù)可知，物體下落的時間與物體的質(zhì)量無關(guān)；
③猜想三是探究物體下落的時間與物體下落的高度是否有關(guān)，所以應(yīng)控制材料的種類和質(zhì)量相同，改變高度，由表格可知實驗2、4符合，分析2、4數(shù)據(jù)可知，物體下落的時間與物體下落的高度有關(guān)；
（2）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，質(zhì)量相等的鐵球和紙團，紙團的體積大，紙團受到的空氣阻力大，空氣阻力對紙團的影響較大，因此它們同時從同一高度由靜止開始下落，兩者下落時間并不相等．
故答案為：（1）①1；2；3；無關(guān)；②1；6；無關(guān)；③2；4；有關(guān)；（2）紙團受到空氣的阻力較大，不能忽略．

點評 本實驗應(yīng)用了控制變量法，掌握控制變量法的應(yīng)用是正確解題的必要條件，對實驗數(shù)據(jù)進行分析進而歸納出結(jié)論，也是很重要的能力提升．