Question

21、人們常用推理的方法研究物理問題．在研究物體運動狀態與力的關系時，伽利略等科學家曾做如圖所示的實驗：讓小車從斜面的同一高度滑下，觀察、比較小車沿毛巾表面棉布表面木板表面圖不同平面的運動距離．
（1）實驗時讓小車從斜面的同一高度滑下，目的是使小車到達水平面時具有相同的

速度

．
（2）在分析現象時，一般人常注意的是：小車在毛巾上運動時所受

阻力（或摩擦力）

大，所以運動距離短．而科學家們卻注意到：小車在較平滑的木板上運動的距離最遠，并由此推想：運動著的物體如果不受外力的作用，物體將

做勻速直線運動

．著名的

牛頓第一（或慣性）

定律就是在這樣的基礎上總結和推理得到的．
（3）在生活中我們發現：人在山頂上擲出去的石頭總會偏離擲出方向落回地面，擲出速度越大，其落地點離山腳就越遠．請你推想：當擲出速度足夠大時，石頭將會如何運動？

擲出的石頭速度足夠大時，將不會落地，繞地球運動

．

Answer 1

分析：（1）為了讓小車在各種情況下的初始狀態相同，讓小車從斜面的同一高度滑下．
（2）在粗糙程度不同的表面上，物體受到的摩擦阻力不一樣，因而停下的位置也不同，當阻力小到為0時，就會永遠保持勻速直線運動，這一規律是牛頓在大量物理現象及前人的實驗基礎上總結得出的．
（3）對猜想的現象，同學們可以根據現在的宇航科技進行思考分析．

解答：解：
（1）讓小車從斜面的同一高度滑下，初始狀態相同，具備相同的初速度，進行后面的實驗對比．
（2）相比較而言，毛巾的表面最粗糙，即對小車的阻力最大而運動很短的距離就停下，而在相對平滑的表面運動就會因阻力小而運動較遠的距離，如果阻力減小到0，則會永遠運動下去，若任何外力都消失，則運動狀態不發生改變而做勻速直線運動．根據這一科學猜想，得出了著名的“牛頓第一定律”，也叫“慣性定律”．
（3）生活中不會有不受力的物體，但當動力足夠大時，石頭離手后就會沖破阻力的限制，將不會落地，繞地球運動．
故答案為：（1）速度．（2）阻力（或摩擦力）；做勻速直線運動；牛頓第一（或慣性）．（3）擲出的石頭速度足夠大時，將不會落地，繞地球運動．

點評：本題是對牛頓第一定律探究過程的再現，同學們要注意這個探究過程中，科學猜想起了非常重要的作用，這在很多科學研究中是必不可少的．