Question

12．为探究“小车沿斜面向下运动的特点”，同学们利用标有刻度线的光滑斜面、小车和数字电子钟（时间显示格式为“时：分：秒”）等器材进行了如图所示的实验探究．图中显示的是小车通过甲、乙、丙三个位置及对应时间的情况．

（1）同学们对小车运动特点的探究思路是什么？
（2）按照探究思路，结合上图所示的实验情景，写出分析实验数据得出结论的过程．
（3）请你从能量的角度解释上述结论．

Answer 1

分析 （1）本实验的基本思路时，利用速度的公式，分别测量各段路程与时间，计算平均速度，最终发现和总结出运动特点；
（2）结合上述过程，从图中找出相应的实验数据，利用速度公式进行计算和分析；
（3）根据动能与重力势能的影响因素可对实验中的现象进行分析．

解答 解：（1）本实验的探究思路是：根据公式v=$\frac{s}{t}$，测量各段路程与时间，计算并比较在不同路段内小车的运动速度，发现其运动的特点；
（2）按照探究思路，结合上图所示的实验情景，实验数据得出结论的过程为：
小车由甲至乙路段的速度：v₁=$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{0.26m}{2s}$=0.13m/s；
小车由乙至丙路段的速度：v₂=$\frac{{s}_{2}}{{t}_{2}}$=$\frac{0.64m}{4s}$=0.16m/s；
比较可知，v₁＜v₂，所以小车沿光滑斜面向下运动时做加速运动．
（3）由题意知，小车沿斜面向下运动时，位置越来越低，重力势能转化为动能，动能增加，所以速度越来越大．
答：（1）根据公式v=$\frac{s}{t}$，测量各段路程与时间，计算并比较在不同路段内小车的运动速度，发现其运动的特点；
（2）小车由甲至乙路段的速度：v₁=$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{0.26m}{2s}$=0.13m/s；
小车由乙至丙路段的速度：v₂=$\frac{{s}_{2}}{{t}_{2}}$=$\frac{0.64m}{4s}$=0.16m/s；
比较可知，v₁＜v₂，所以小车沿光滑斜面向下运动时做加速运动．
（3）小车沿斜面向下运动时，位置越来越低，重力势能转化为动能，动能增加，所以速度越来越大．

点评 本题从另一个角度考查了平均速度的实验，不要求我们直接去测量，而是通过数据分析，得出结论，并从能量转化的角度去解释，值得关注．