Question

小明騎自行車上學(xué)途中，要經(jīng)過一段上坡路．他思考：物體沖上斜坡的最大距離可能與哪些因素有關(guān)呢？

次數(shù)	1	2	3	4	5
木板傾角	10°	30°	53°	75°	85°
向上滑行的最大距離s/m	0.50	0.40	0.36	0.39	0.43

（1）他發(fā)現(xiàn)車子的初始速度越大，沖上斜坡的最大距離就越長，這是因為車子的初始速度越大，它的初始動能也越大，上坡過程中增加的

 

能就越大．
（2）他進而又提出兩個猜想：
猜想一：物體沖上斜坡的最大距離可能與物體的質(zhì)量大小有關(guān)；
猜想二：物體沖上斜坡的最大距離可能與斜坡的傾角大小有關(guān)．
為了驗證猜想一，他將與水平面平滑連接的長木板以一定的傾角θ固定，如圖所示．實驗時用小車作為研究對象，為了讓不同質(zhì)量的小車以相同的初始速度滑上長木板，請你在如圖左側(cè)的虛線框內(nèi)為小明添加一實驗裝置，并說明使用該裝置進行實驗時的操作要點：

 

．

小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)不同質(zhì)量的小車以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離均相同．
這說明猜想一是

 

（選填“正確”或“錯誤”）的．
在驗證猜想二的實驗中，小明讓一木塊以相同的初始速度分別滑上不同傾角的長木板，
測得的數(shù)據(jù)記錄如上表．由表中數(shù)據(jù)可知，隨著斜面傾角θ的增大，木塊向上滑行的最大距離s

 

．（選填“變大”、“變小”、“先變大后變小”或“先變小后變大”）

Answer 1

分析：（1）車子上坡的過程是一個將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，轉(zhuǎn)化出的重力勢能的多少決定于物體具有動能的多少．
（2）為了時小車在水平面上具有一定的速度，所以讓小車從斜面上滑下，因此在虛線框內(nèi)添加一斜面；
由于物體上升的高度與物體的速度大小有關(guān)，為了探究猜想是否正確，需利用控制變量法的思想，探究與物體質(zhì)量的關(guān)系時，只改變物體的質(zhì)量，其它因素都相同．由此去考慮設(shè)計思路．
（3）猜想的正確與否，要通過實驗現(xiàn)象來判定，因此，根據(jù)不同質(zhì)量的木塊以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離是否相同即可知道猜想是否正確．利用表中給出的實驗數(shù)據(jù)，即可確定物體上升的最大距離與傾斜角度的關(guān)系．

解答：解（1）車子上升時將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，車子的速度越大，動能就越大，上坡過程中車子增加的重力勢能越大．
（2）①在如圖左側(cè)的虛線框添加一斜面，如下圖所示：

小車滑動到底端的速度取決于小車初始點的高度，高度越高，到達底端時的速度越大，為了保證不同小車到達底端的速度相同，所以要可知小車滑動的初始點的高度相同，即讓小車從斜面同一高度滑下．
②由于不同質(zhì)量的木塊以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離均相同．所以物體沖上斜坡的最大距離可能與物體的質(zhì)量大小無關(guān)，故說明猜想一是錯誤的．
③利用實驗中記錄的數(shù)據(jù)作為橫縱坐標(biāo)在圖象中，定點，連線得到圖象．
由實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，從10°到53°這個過程，物體的上升的高度隨著傾斜角度的增加在減��；從53°到85°這個過程，物體的上升的高度隨著傾斜角度的增加在增大；故得結(jié)論：隨傾角θ的增大，木塊上滑的最大距離s先變形后變大．
故答案為：（1）重力勢；（2）從斜面同一高度滑下；錯誤；先變小后變大．

點評：實驗探究題要注意兩點：一是實驗方法的正確運用；二是對表格數(shù)據(jù)的正確分析．控制變量法的運用是這一實驗的主要特點之一．