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实验九、探究阻力对物体运动的影响实验【实验目的】探究阻力对物体运动的影响。【实验原理】力是改变物体运动状态的原因。【实验器材】斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺【实验方法】控制变量法【实验步骤】①木板放在水平的桌面上,将斜面放固定在木板的一端,将刻度尺零刻度线与木板一端对齐,紧贴木板并固定好；②观察木板毛巾与棉布的粗糙程度；③将毛巾铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在毛巾上滑动的距离S1；④将棉布铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在棉布上滑动的距离S2；⑤将小车置于斜面顶端,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在木板上滑动的距离S3。【实验数据】表面状况阻力大小水平面上运动距离毛巾最大近棉布较大较远木板小最远【实验结果】平面越光滑,物体运动的距离越远,速度减小得越慢,所受阻力越小；平面越粗糙,物体运动的距离越近,速度减小得越快,所受阻力越大。【实验推理】运动的物体如果不受外力作用，它将永远匀速直线运动下去。牛顿第一定律也称惯性定律就是在此基础上总结出来的。这个定律因为是用科学推理的方法得出，所以不是用实验直接得出的。【考点方向】1、此实验让应让下车怎么滑下来？目的是什么？答：让小车从斜面同一高度由静止滑下来；目的是使小车到达水平面时的速度相同。2、通过什么知道阻力越小，物体运动减小的越慢？答：小车运动的距离，阻力越少，小车运动的距离越远，说明物体运动减小的越慢。3、这个实验斜面有何作用？答：使小车滑下的速度相同。4、实验结论：物体受到的阻力越小，物体运动的距离越远，如果物体不受阻力，他将保持运动直线运动，并一直运动下去。5、此实验采用的方法是？答：控制变量法转换法。6、牛顿第一定律能否通过实验探究出来？答：不能，只能在实验基础上推理出来，因为不受力的物体是不存在的。7、将此实验略加修改还能做哪个实验？答：（1）将斜面长一些，增加刻度尺和秒表可以探究速度变化的实验（2）保证平面的材料相同，增加一个木块可以探究动能大小与哪些因素有关的实验。牛顿第一定律：说明：A、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步推理而概括出来的，因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。B、牛顿第一定律的内涵：物体不受力，原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动.C、牛顿第一定律告诉我们:物体做匀速直线运动可以不需要力，即力与运动无关，所以力不是产生或维持物体运动的原因。D、力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。【创新母题】：如图所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，观察将毛巾、棉布分别铺在水平木板上和只有木板的三种情况下，让小车分别从斜面顶端由静止下滑，研究小车在水平面上滑行的距离。（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止下滑的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小（填“相等”或“不相等”）。（2）实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变来实现的。（3）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近；在棉布表面滑行的距离较远；在木板表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小，速度减小得越（填“快”或“慢”）。由此可以练习到雨天驾驶汽车应该（选填“增大”或“减小”）汽车之间的距离。（4）推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，它将做。（5）在大量经验事实的基础上，总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一定律，所以牛顿第一定律虽然不是直接由实验得出的，但是通过符合逻辑的得出的正确结论。（6）牛顿第一定律告诉了我们物体的运动（填“需要”或“不需要”）力来维持，一切物体都有保持原来不变的性质。（7）本实验中主要用到的科学探究方法有（写一种即可）。（8）小车到达水平面后会继续向前运动因为小车具有，然后最终会停下来是因为受到的作用。（9）让同一小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，还可以探究小车的关系（选填序号）。①重力势能与质量；②重力势能与高度；③动能与质量；④动能与速度【答案】（1）相等；（2）水平面的粗糙程度；（3）慢；减小；（4）匀速直线运动；（5）牛顿；推理；（6）不需要；运动状态。（7）控制变量法（或推理法）；（8）动能；阻力；（9）④【解析】（1）该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等，比较小车运动的距离才有意义，所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放；（2）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小；（3）小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力，实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小，阻力越小小车运动的距离越远；（4）根据实验进行合理推理，随着阻力的减小，滑行的距离越远，一旦阻力为零，那么小车会做匀速直线运动。（5）由第（3）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况；牛顿第一定律是在实验基础上通过推理得出的；（6）根据牛顿第一定律，当物体不受任何外力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。（7）本实验为了研究不同阻力对小车运动情况的影响，需要控制其他条件相同，即是控制变量法，同时随着阻力的减小，滑行的距离变远，所以作出合理推理，可以得出阻力为零时，将做匀速直线运动，所以也用到了推理法。（8）小车向前运动，由于它具有动能，在运动的过程中，由于它存在阻力，会消耗能量，最终会停止。（9）若在水平面铺上同种材料，让同一小车从不同高度由静止滑下，则小球到达平面时的速度是不同的，所以可以探究动能的大小与速度的关系，故选④。练习1：（2019•衡阳）在探究“阻力对物体运动的影响”时，小华设计了如图所示的实验装置：将铁球用细绳悬于O点，小车置于O点正下方水平面上静止。实验时，分别在水平面上铺毛巾、棉布、玻璃板。(1)每次都要让铁球从图中A点由静止释放，是为了使小车在水平面开始运动时具有相同的_____________。(2)下面是记录实验情况的表格，请将(a)中的内容补充完整，(3)由实验可知，水平面越光滑，小车运动的距离越远，由此推理得出：如果水平面绝对光滑，被撞击后的小车将作__________(选填“加速”“减速”或”匀速＂)直线运动(4)如果用此装置探究“物体动能的大小与什么因素有关”，换用不同质量的铁球，每次从图中A点由静止释放，通过观察小车在水平面运动的距离，来探究物体的动能与_____的关系。【答案】(1)速度；(2)阻力大小；(3)匀速；(4)质量。【解析】(1)实验时,每次让铁球从图中A点由静止释放,铁球与小车碰撞前减少的势能相同,小车在碰撞后获得的动能相等,故是为了让小车在水平面开始运动时的速度相同。(2)由实验知,在小车初速度一定时,小车受到的阻力越小,滑行距离越大,所以,记录数据的表格中需要添加的是阻力大小。(3)由实验知,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远,即小车速度变化越慢,由此合理推理得出的结论是:如果水平面绝对光滑,小车的速度将不再发生变化,即被撞击后的小车将做匀速直线运动。(4)换用不同质量的铁球,每次从图中A点由静止释放,通过观察小车在水平面运动的距离,可以探究物体的动能与质量的关系。练习2：（2019•深圳）如图所示，甲图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动。乙图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。请回答：（1）甲实验中，小车在水平面上运动时，在竖直方向上受到的力有________和________；在水平方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，小车的速度减小得越________。从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将________。（2）乙实验中的研究对象是________（选填“钢球”或“木块”），实验目的是探究物体的动能大小与________的关系。【答案】（1）①重力；②支持力；③慢；④匀速直线运动；（2）钢球；速度大小。【解析】（1）小车水平方向运动时，在竖直方向上受到自身的重力和水平面给小球的支持力；在水面上由于受到摩擦力的作用，速度会逐渐减小，如果摩擦力越小，对物体的阻碍作用就越小，因此速度也会减小的越慢；假设摩擦力减小为零，则速度不会减小，会保持匀速直线运动；（2）乙图实验是探究物体动能大小的影响因素，让钢球从不同高度滑下会产生不同的势能，势能会转化为动能，到达水平面时所具有的速度也就不一样，因而研究对象是钢球，而木块则是来间接反映钢球的动能大小，该探究方法使用了转换法和控制变量法。练习3：（2019•宜宾）关于“阻力对物体运动的影响”问题，某学习小组进行了如下探究实验：依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面顶端由静止自由下滑，观察小车在水平面上滑行的最大距离，三种情况下的运动如图所示。（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小________（选填“相等”或“不相等”），本实验中的“阻力”是指小车受到的________；（2）分析图运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越________（选填“快”或“慢”）；（3）牛顿在伽利略等人的研究基础上，概括出牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持________状态或________状态；（4）牛顿第一定律________（选填“是”或“不是”）直接由实验得出的，其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个默要方法。【答案】（1）相等；摩擦力；（2）快；（3）静止；匀速直线运动；（4）不是；【解析】（1）从相同位置下滑是为了使小车的速度大小相等；由题意可知，阻力是指摩擦力。（2）阻力越大，对运动的阻碍越大，故速度减小得越快。（3）由牛顿第一定律可知：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。（4）牛顿第一定律不是直接由实验得到的，而是通过理论推理得到的。练习4：（2019·乐山）小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的滑下，这种研究问题的方法是法（选填“微小量放大”、“模型”或“控制变量”）。（2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越（选填“远”或“近”），说明小车运动的速度改变得越（选填“快”或“慢”）。（3）伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上。说明运动的物体力来维持（选填“需要”、“不需要”）。（4）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律。A．能用实验直接验证B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的【答案】（1）同一位置（或“同一高度”）；控制变量；（2）远；慢；（3）匀速直线运动；不需要；（4）C；【解析】(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，这里采取得的研究方法是控制变量法。(2)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，行驶的越远。(3)进一步推理可知，若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，则小车将做匀速直线运动，说明运动的物体不需要力来维持。(4)牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步推理概括出来的，不能用实验来验证，但是个正确的定律，故C正确。练习5：（2019·桂林）小蓉和同学们用如图所示实验装置来探究阻力对运动小车的影响。（1）实验开始前，小蓉让小车从斜面不同高度由静止下滑，大家发现，小车在斜面上的高度越高，小车到达水平木板时的___越大，小车在水平木板上运动距离越远。从而让大家更加明确了，本实验要使用__法。（2）实验中，大家将可调节倾斜角度的斜面与木板平面组合，然后依次将毛巾、棉布铺在木板