Question

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，如果空气阻力的作用比较小，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快慢与哪些因素有关，小明有如下猜想：
猜想一：物体下落的快慢与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的快慢与物体下落的高度有关；
猜想三：物体下落的快慢与物体的质量有关．
为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列的实验，实验数据记录如下表：

实验序号	材料	下落高度（m）	下落时间（s）
1	铁球	20	1.96
2	铁球	30	2.47
3	铅球	20	1.96

（1）为验证猜想一，应比较实验序号______和______，结论是：______．
（2）请你帮助小明验证猜想三：
①器材：0.5kg的铁球A、1kg的铁球B和皮尺，还需要的器材是______；
②实验步骤：______；
③结论：______．
（3）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让两片完全相同的纸（一张平展，另一张对折）同时从三楼由静止开始下落，她发现两片纸______（填“同时”或“不同时”）着地，此下落过程中两片纸作的______（填“是”或“不是”）自由落体运动，因为______．

Answer

（1）解答本题应用控制变量的思想去分析，既然是要验证猜想一，而猜想一是物体下落的快慢与物体的材料有关，所以应选择其它因素都相同，只有材料不同的两组序号；
要想得出结论，就需要看这两组序号中物体下落的时间是什么关系：若时间不相同，则说明物体下落快慢与材料有关；若时间相同，则说明物体下落快慢与材料无关；
（2）①要验证猜想三，就必须控制它们的高度相同，然后通过比较时间来比较它们的下落快慢，时间的测量需要用秒表；
②按照控制变量法的方法完成两次或多次测量，测出不同质量的小球从同一高度下落到地面的时间；
③比较时间关系，从而得出结论；
（3）根据自己的经验来判断是同时落地还是不同时落地；
纸片下落过程中会受到空气的阻力影响．
【解析】
（1）要验证物体下落的快慢与物体的材料有关，就必须控制物体的下落高度相同，而材料不同．从表格中的数据可知，序号1和3的下落高度相同，材料不同，所以应比较实验序号1和3；
当铁球和铅球从同一高度下落时，它们下落的时间是相同的，所以它们的下落快慢是相同的，则物体下落的快慢与材料无关．
（2）①要验证物体下落的快慢与物体的质量是否有关，就必须控制不同质量的小球从同一高度下落．比较物体运动快慢的方法有两种，其中一种是相同路程比较时间，所以我们还需要秒表来测量小球从同一高度下落的时间，通过比较时间，来判断它们下落的快慢；
②第一步：让A球从某一高度由静止下落，用秒表测出A球下落的时间为tA；
第二步：让B球从同一高度由静止下落，用秒表测出B球下落的时间为tB；
③若tA=tB，则物体下落快慢与物体质量无关；
若tA≠tB，则物体下落快慢与物体质量有关．
（3）虽然两片纸的质量相同且都从同一高度下落，但由于它们的面积不同，所以在下落过程中受到的空气阻力不同，对折的纸片会下下落到地面，平展的纸片会后下落到地面；
由于自由落体运动是指物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，而纸片在下落过程中受到的空气阻力相对于重力是比较大的，不能忽略，所以纸片在下落过程中做的不是自由落体运动．
答：（1）1，3，在下落高度相同时，物体下落的快慢与材料无关；
（2）①秒表；
②第一步：让A球从某一高度由静止下落，用秒表测出A球下落的时间为tA；
第二步：让B球从同一高度由静止下落，用秒表测出B球下落的时间为tB；
③若tA=tB，则物体下落快慢与物体质量无关；
若tA≠tB，则物体下落快慢与物体质量有关；
（3）不同时，不是，受空气阻力的影响．