Question

10．小春发现高速公路常有如图1所示的限速警告标志，他问爸爸：为什么在相同的道路上行驶的汽车却会有不同的最高时速限制呢？爸爸告诉他：大车质量大，惯性大，如果速度太快的话，遇紧急情况时不能及时停下来，极易造成交通事故．小春想：这就是说在相同情况下大车要停下来所用的距离比小车要长？为此，他设计了如图2所示的装置及以下探究方案：
①让一辆小车从光滑斜面上某位置由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₁；
②给小车车厢里添加适当的钩码，并使小车从同一高度由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₂；
③再继续增加钩码数量，重复步骤②、④比较各次水平运动距离s的大小，归纳出结论对于上述探究方案，请你作答：

（1）给小车添加钩码的目的是：增大（或改变）小车质量．
（2）让小车从同一高度下滑的目的是：小车到达水平面时的初速度相同．
（3）假设各次小车在水平面上运动时所受的摩擦力均相同，则s₂＞s₁（选填：“＞”、“=”或“＜”），原因是：初始速度相同，质量越大，小车的动能越大，到停止的过程克服阻力做的功就越多，在阻力相同的情况下，则运动的路程越长（或质量大，惯性就大，在相同条件下小车停下来所需的距离就长）．
（4）小春的探究方案合理吗？不合理．为什么？压力不同，小车所受的摩擦力不同，不能满足控制变量，所以不合理．

Answer 1

分析 （1）实验研究的是“在相同情况下大车要停下来所用的距离比小车要长？”，因此需要控制小车的质量不同；
（2）实验只是研究质量对停止距离的影响，因此需要控制小车的速度相同；
（3）质量越大的小车，从斜面上滑下时具有的能量越大，做功越多，运动的路程越长；
（4）探究多因素问题时，要采用控制变量法，只改变其中的一个因素，而其余因素保持相同．

解答 解：（1）实验中，给小车车厢里添加适当的钩码，目的就是要改变小车的质量，探究质量的影响；
（2）使小车从同一高度由静止滑下，小车到达斜面底端的速度就相同，控制了速度这一因素；
（3）小车从同一高度由静止滑下，初始速度相同，第二次质量大，小车的动能大，到停止的过程克服阻力做的功就越多，在阻力相同的情况下，则运动的路程越长．
（4）小春的方案实际上并不太符合控制变量法的思想，他改变了小车的质量，小车对水平面的压力就会改变，受到的摩擦阻力也会改变．
故答案为：（1）增大（或改变）小车质量；（2）小车到达水平面时的初速度相同；（3）＞；初始速度相同，质量越大，小车的动能越大，到停止的过程克服阻力做的功就越多，在阻力相同的情况下，则运动的路程越长（或质量大，惯性就大，在相同条件下小车停下来所需的距离就长）；（4）不合理；压力不同，小车所受的摩擦力不同，不能满足控制变量，所以不合理．

点评 本实验是由学生根据平时观察到的现象，结合课本上阻力对物体的影响的实验延伸而来的，重点是对学生自主探究能力的考查．