Question

15．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路．他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢？
（1）速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长．这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的重力势能就越大．
（2）他进而又提出两个猜想：物体冲上斜坡的最大距离可能与
猜想一：物体的质量大小有关；猜想二：与斜坡的倾角大小有关．
（3）①为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图所示．
实验时为了让不同质量的小木板以相同的初始速度滑上长木板，请你在图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点是让质量不同的木块在轨道同一高度由静止释放．
②小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同这说明猜想一是错误（选填“正确”或“错误”）的．
（4）在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表．由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的定性关系是随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离S先减小后增大．

次数	1	2	3	4	5
木板倾角	10°	30°	53°	75°	85°
向上滑行的最大距离s/m	0.50	0.40	0.36	0.39	0.43

Answer 1

分析 （1）车子上坡的过程是一个将动能转化为重力势能的过程，转化出的重力势能的多少决定于物体具有动能的多少．
（3）①由于物体上升的高度已经知道了与物体的速度大小有关，新的猜想有两个，根据控制变量法的思想，探究与物体质量的关系时，只控制质量不同，其它因素都相同．由此去考虑设计思路．
②猜想的正确与否，要通过实验现象来判定，因此，根据不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离是否相同即可知道猜想是否正确．
（4）利用表中给出的实验数据，即可确定物体上升的最大距离与倾斜角度的关系．

解答 解：（1）车子上升时将动能转化为重力势能，车子的速度越大，动能就越大，从而有更多的动能转化为重力势能．所以上升的高度就越高．
（3）①设计实验装置如图示．

木块滑动到底端的速度取决于木块初始点的高度，高度越高，到达底端时的速度越大，为了保证不同木块到达底端的速度相同，所以要可知木块滑动的初始点的高度相同，即让木块在轨道同一高度由静止释放．
②由于不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同．所以物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小无关，故说明猜想一是错误的．
（4）由实验数据可以发现，从10°到53°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在减小；从53°到85°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在增大；故得结论：随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离S先减小后增大．
故答案如下：（1）重力势能；（3）①如图所示；让质量不同的木块在轨道同一高度由静止释放；②错误；（4）随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离S先减小后增大．

点评 实验探究题考查学生的能力比较全面，往往探究的内容不再是课本上的知识，而是新的内容，掌握探究的方法：一般要用到控制变量法和转换法．