Question

4．小宇骑车时发现，不踩脚踏板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度及速度有关．为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，如图甲所示，用小球做实验，并用毛巾，棉布，木板等改变水平桌面的粗糙程度．
（1）在探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系时，小宇应先后三次将小球从斜面的不同（选填“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在同一（同一/不同）粗糙面上滑行的路程．
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系．小宇应先后三次将小球从斜面上的同一 （选填“同一”或“不同”）高度处释放，三次实验结果如图甲所示，由此得到结论：平面越光滑，小球受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的越远；通过进一步推理可以得到：运动的物体如果不受阻力作用，物体将做匀速直线运动；
（3）在上述（2）的三次实验中，小球受非平衡力的作用（选填“平衡”或“非平衡”）；若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W₁，小球克服木板的摩擦力做的功为W₂，则W₁=W₂（选填“＞”“＜”或“﹦”）．
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的实验：将A、B两个小球先后从同一斜面，高度分别为h_A、h_B的位置滚下（m_A＜m_B，h_A＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止．同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：没有控制两个小球的质量相等．

Answer 1

分析 （1）要探究滑行距离与速度的关系，则应使小球的速度不同，接触面的粗糙程度相同；
（2）实验目的是研究阻力对物体运动的影响，需要控制小球的初速度要相同；通过小球的运动距离反应速度的变化和摩擦阻力的大小进而得出结论；最后进行合理的推理得出假如不受力的情况．
（3）小球消耗的动能都克服摩擦力做功了，根据小球原来动能的大小比较做功的多少；
（4）要探究超速带来的安全隐患，应控制车的质量、路面相同而车的速度不同．

解答 解：（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系，小球的速度不同，接触面粗糙程度相同，所以应让小球从相同高度处释放，比较小球在相同粗糙面上滑行的路程；
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系，应控制小球的初速度相等，小宇应先后三次将小球从斜面上的同一高度处释放；
由图可知，平面越光滑，小球运动的越远，故结论为：平面越光滑，小球受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的越远；
由实验结果可知，接触面越光滑，摩擦力越小，小球运动的距离越大，若水平面光滑无摩擦，则小球不受摩擦力，小球的速度和方向不变，即做匀速直线运动．
（3）在本实验中，小球的运动状态发生了变化，受到非平衡力的作用；小球的动能都用来克服摩擦力做功了，由于小球质量和速度相同，所以三次的动能相同，做的功也相同；
（4）要模拟研究汽车超速带来的安全隐患，应使速度不同但质量相同的小球撞击木块，由图乙知，小球的质量不同，这种设计不合理．
故答案为：（1）不同；同一；（2）同一；平面越光滑，小球受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的越远；做匀速直线运动；（3）非平衡；等于；（4）没有控制两个小球的质量相等．

点评 本题将“阻力对物体运动的影响”、“影响动能大小的因素”两个实验相结合，考查了学生分析实验现象的能力以及严谨的科学观，这就要求我们在平常的试验中多注意分析实验的方法．