Question

5．物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动．这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动．为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组（一）提出了如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关；
猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关．
为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：

1	铁  球	50	10	1.43
2	铝  球	50	10	1.43
3	铜  球	50	10	1.43
4	铝  球	50	15	1.75
5	铜  球	80	20	2.02
6	铁  球	80	10	1.43

（1）为了验证猜想一，应该比较实验序号为2、3的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的材料无关（选填“有关”或“无关”）；
（2）为了验证猜想三，应比较实验序号为2、4的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度有关（选填“有关”或“无关”）；
（3）物理学习研究小组（二）也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：空气阻力对纸团的影响较大，不能忽略；
（4）图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图象；则图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图象中，正确的图象是C．

Answer 1

分析 （1）根据控制变量法，分析表中实验数据，找出符合要求的实验序号．
（2）分析表中实验数据得出结论．
（3）从空气阻力的影响分析原因
（4）根据功的计算公式W=Fs与图示图象分析答题．

解答 解：（1）验证猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关，需要控制小球的质量、下落高度相同而材料不同，由表中实验数据可知，实验序号2、3符合要求；
验证猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关，应控制小球的材料与质量相同而小球下落高度不同，由表中实验数据可知，实验序号2、4符合要求；
（2）分析表中实验数据可知：自由落体运动时间与物体下落的高度有关，即猜想3是正确的．
（3）质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，由于纸团受到的空气阻力对纸团运动影响较大，不能忽略，而铁球受到的空气阻力对铁球运动的影响可以忽略，所以它们不能同时落地，所以它们的落地时间不同．
（4）重力做功：W=Fs=mgh，mg是常数，因此W与h成正比，由数学知识可知，W与t的关系和h与t的关系相似，由图示图象可知，图C所示图象与图甲所示图象相似，故C正确，故选C；
故答案为：（1）2、3；无关；（2）2、4；有关；（3）空气阻力对纸团的影响较大，不能忽略；（4）C．

点评 本实验应用了控制变量法，掌握控制变量法的应用是正确解题的必要条件，其中利用数学知识是解第4问的关键，有一定难度．