Question

13．思想實驗是科學研究中的一種重要方法，它是將實驗條件、過程在思維中以理想化的方式表現(xiàn)出來，如為了研究輕重不同的物體咋真空中的下落快慢，科學家曾做過下面的思想實驗．
將大小相同的金、鉛、木三個實心小球，分別同時放入三種密度不同的介質(zhì)中（ρ_{介質(zhì)1}＞ρ_{介質(zhì)2}＞ρ_{介質(zhì)3}），觀察比較三個小球下落的快慢，如圖所示．
試回答下列問題：

（1）“下落的快慢”可以通過比較三個實心小球在同種介質(zhì)的同一高度，由靜止同時釋放，下落到相同位置時所需的時間得出．
（2）在上述實驗中，三個小球下落快慢的差異由大到小的介質(zhì)依次是介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3．
（3）進一步推理可得，當三個小球在真空時，它們下落快慢的差異將為零．

Answer 1

分析 （1）體積相同、材料不同的小球在三種密度不同的介質(zhì)中，從相同高度開始做自由落體運動，通過比較下落到相同位置所用時間，比較出下落的快慢；
（2）觀察三個小球在介質(zhì)中下落到相同位置時，小球之間相對距離的大小可比較出小球在不同介質(zhì)中下落快慢的差異；
（3）該實驗運用推理法：在減小物體受到的阻力為零時，材料、質(zhì)量不同的小球下落的速度相等．

解答 解：
（1）運用控制變量法，使三個體積相同、不同材料的實心小球在同一介質(zhì)的相同高度處，同時釋放，比較下落到相同位置時所用的時間，可以判斷三個小球下落的快慢；
（2）三個小球在不同介質(zhì)的相同高度下落到相同位置時，比較小球之間相對距離的大小，即可比較出小球在不同介質(zhì)中下落快慢的差異；介質(zhì)1中小球之間距離大，說明小球下落快慢的差異大；介質(zhì)3中小球之間距離小，說明小球下落快慢的差異��；因此三個小球下落快慢的差異由大到小的介質(zhì)一次是介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3；
（3）比較介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3發(fā)現(xiàn)，三種介質(zhì)密度為：ρ_{介質(zhì)1}＞ρ_{介質(zhì)2}＞ρ_{介質(zhì)3}，密度越小，小球下落快慢的差異越小，當介質(zhì)不存在，即為真空時，小球下落快慢的差異將消失，即為零．
故答案為：（1）時間；（2）介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3；（3）為零．

點評 本題考查的是自由落體運動的探究性實驗，內(nèi)容雖然是高中物理的知識，但本題考查的方法卻是初中物理經(jīng)常用到的方法-控制變量法．