Question

20．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小車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，觀察木塊運動的距離，從而得出力和運動的關系．
（1）該同學在實驗操作中有一處明顯的錯誤是（不要求解釋錯誤的原因）：分別用不同的力推了一下小車．
（2）更正錯誤后進行實驗，從實驗中觀察到，接觸面越光滑，小車在水平面上運動的距離就越遠，運動的時間越長．
（3）在上述實驗觀察分析的基礎上，可以推測：如果小車不受阻力，且水平面足夠長，那小車在水平面上將會怎樣運動？做勻速直線運動．
（4）這種研究方法叫實驗推理法．我們物理中還運用過這種方法的實驗是真空不能傳聲的實驗．

Answer 1

分析 （1）實驗中為了驗證物體速度相同時，小車受到的不同的阻力對其速度的影響，因此實驗中要保證小車的初始速度相同．故由此可以找出其操作中存在的錯誤．
（2）根據圖示的實驗現象，結合實驗目的，可以確定隨著摩擦力的減小其運動距離的變化．
（3）根據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．
（4）分析物理中學過的實驗，并與牛頓第一定律實驗相對比，從而找到最佳答案．

解答 解：
（1）小車運動的距離長短不僅與小車受到的摩擦力有關，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，要控制小車的速度相同，即要用到控制變量法．由于用不同的力推小車，導致了小車的初始速度不同．故這種操作是錯誤的．
（2）隨著接觸面的改變，發(fā)現接觸面越來越光滑，摩擦力越來越小，小車運動的距離會越來越遠，運動時間越長．
（3）根據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．
（4）牛頓第一定律的建立是在科學實驗的基礎上，通過對實驗數據的分析，并進一步通過推理得出的（實際上不受摩擦力的物體根本不存在），所以該實驗主要是利用了實驗推理法形成了牛頓第一定律；真空不能傳聲的實驗是建立在真實實驗的基礎上，通過進一步推理（向外抽氣體，只是越來越少，不可能抽成真空）形成結論，該實驗是運用了實驗推理法，其形成原理同牛頓第一定律實驗相同．
故答案為：（1）分別用不同的力推了一下小車；（2）遠；長；（3）做勻速直線運動；（4）真空不能傳聲的實驗．

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，其原因是現實生活中沒有不受外力的物體．