20. 小明在探究阻力对物体运动的影响时,让同一小车从同一斜面的顶端下滑到底端,使小车分别在毛巾表面、棉布表面和木板表面运动,小车滑行的距离如图所示。

(1)每次都让小车从斜面顶端下滑到底端,目的是使小车到达水平面时具有相同的
速度
。
(2)当小车在水平木板表面上运动时,受到的一对相互平衡的力是
C
(填字母)。
A. 小车受到向前的惯性力和木板对小车的阻力
B. 小车受到的重力和小车对木板的压力
C. 小车受到的重力和木板对小车的支持力
D. 小车受到的重力和木板对小车的阻力
(3)实验中可以看出,去掉木板上的棉布后,运动的小车所受的摩擦力减小,向前滑行的距离变大。小车所受摩擦力减小的原因是
接触面粗糙程度变小了
。
(4)对多次实验结果进行分析,并进一步推测:在水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,它将做
匀速直线
运动。
解析:
【分析】
这是探究阻力对物体运动影响的实验题,我们可以分小问逐一分析:
1. 对于第(1)问,要探究阻力对运动的影响,需要控制小车到达水平面时的初始速度相同,所以让同一小车从同一斜面顶端滑下,这样小车下滑过程中重力势能转化为动能,同一高度下滑到底端时的速度相同,以此来控制变量。
2. 第(2)问,判断平衡力要依据平衡力的四个条件:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。我们需要逐个分析选项,排除不符合条件的选项:惯性不是力,所以A错误;B选项中两个力作用在不同物体上,不是平衡力;D选项中两个力方向不共线,不符合;只有C选项的两个力满足平衡力的所有条件。
3. 第(3)问,摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,实验中小车对接触面的压力不变,去掉棉布后,接触面从棉布变为木板,接触面的粗糙程度变小,所以摩擦力减小。
4. 第(4)问,根据实验现象,阻力越小,小车滑行的距离越远,由此推理,当阻力为零时,小车不受阻力作用,运动状态不会改变,将保持匀速直线运动状态。
【解析】
(1) 让同一小车从同一斜面顶端滑下,小车在斜面顶端的重力势能相同,下滑过程中转化为的动能相同,所以到达水平面时具有相同的速度,这样可以控制变量,只改变阻力大小来探究对运动的影响。
(2) 逐一分析选项:
A:惯性是物体的一种属性,不是力,不存在“惯性力”,该选项错误;
B:小车受到的重力作用在小车上,小车对木板的压力作用在木板上,两个力作用在不同物体上,不是平衡力,该选项错误;
C:小车受到的重力和木板对小车的支持力,都作用在小车上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,满足平衡力的条件,是一对平衡力,该选项正确;
D:小车受到的重力竖直向下,木板对小车的阻力水平向后,两个力方向不共线,不是平衡力,该选项错误;
所以选C。
(3) 小车对接触面的压力不变,去掉棉布后,接触面的粗糙程度变小,根据影响滑动摩擦力的因素,压力不变时,接触面粗糙程度越小,滑动摩擦力越小,所以小车所受摩擦力减小。
(4) 由实验可知,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,滑行的距离越远,由此推理:当小车受到的阻力为零时,小车的运动状态不会改变,将做匀速直线运动。
【答案】
(1) 速度
(2) C
(3) 接触面粗糙程度变小了
(4) 匀速直线
【知识点】
1. 控制变量法
2. 平衡力的判断
3. 牛顿第一定律
【点评】
本题通过实验探究阻力对物体运动的影响,重点考查了控制变量法的应用、平衡力的判断以及牛顿第一定律的推理过程,需要学生结合实验现象和物理规律进行分析,同时要准确理解相关物理概念,比如惯性不是力、平衡力的条件等。
【难度系数】
0.6