Question

10．如图为某同学“探究牛顿第一定律”的实验装饰，实验中该同学先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度，然后分别用不同的力推了一下木块，使其沿斜面向下运动，逐渐减小水平面的粗糙程度，观察木块移动的距离，从而得出力和运动的关系．

（1）该同学在实验操作中有一处明显的错误是（不要解释错误的原因）：分别用不同的力推了一下木块．
（2）更正错误后进行实验，从实验中可以观察到，从左到右，木块在水平面上运动的距离逐渐变长，运动的时间越来越长，但由于实验中摩擦力存在，不可能观察到木块在水平面上做匀速运动的情形．
（3）在上述实验观察分析的基础上，可以推测：如果一切外力消失，且水平面足够长，那么木块在水平面上的运动速度不变，木块的运动方向不变．（填变化情况）
（4）实验结果能证明B．（选填序号）
A．物体运动需要力
B．力可以改变物体的运动状态
C．牛顿第一定律．

Answer 1

分析 （1）实验中为了验证物体速度相同时，木块受到的不同的阻力对其速度的影响，因此实验中要保证木块的初始速度相同．故由此可以找出其操作中存在的错误．
（2）根据图示的实验现象，结合实验目的，可以确定随着摩擦力的减小其运动距离、运动时间的变化．
（3）在理想状况小，没有摩擦力，运动状态将不会改变，运动的物体永远保持同一速度，同一方向运动下去；静止的物体在没有受到力的作用时，保持原来的静止状态．
（4）力是物体运动状态改变的原因．

解答 解：
（1）木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关，还与物体的初始速度有关，因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时，要控制木块的速度相同，即要用到控制变量法．由于用不同的力推木块，导致了木块的初始速度不同．故这种操作是错误的．
（2）随着接触面的改变，发现接触面越来越光滑，摩擦力越来越小，木块运动的距离会越来越长，运动的时间也越来越长．物体由于在运动过程中，受到的摩擦力不可能为零，故不能保持平衡状态，所以不会出现木块做匀速直线运动的现象．
（3）在上述实验观察分析的基础上，可以推测：如果一切外力消失，且水平面足够长，那么木块在水平面上的运动速度将保持不变，木块的运动方向保持不变，做匀速直线运动．
（4）由实验结果可知，受到的摩擦力越大，小车的速度减小的越快，因此证明了力可以改变物体的运动状态．牛顿第一定律是无法直接用实验证明的，它是在大量实验的基础上通过推理得出的，因此这个实验不能证明牛顿第一定律，故B正确．
故答案为：（1）分别用不同的力推了一下木块；（2）变长；长；摩擦；（3）不变；不变；（4）B．

点评 牛顿第一定律是在实验的基础上，加上科学的推理得出的，它不能用实验来验证，其原因是现实生活中没有不受外力的物体．