Question

19．小华骑自行车下坡时，想到“从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关呢？”回家后她找来了小车、秒表、刻度尺和充当斜面的木板进行探究，如图所示．

实验次数	1	2	3	4
小车内放置钩码的质量m/g	0	50	100	150
时间t/s	2.5	2.5	2.0	2.5

她首先对影响小车下滑快慢的因素作出以下猜想：
猜想一：与小车的质量有关；
猜想二：与斜面的高度有关；
猜想三：与斜面的长度有关．
（1）根据所学知识，断定猜想二是正确的，依据是动能是由重力势能转化而来的．
（2）为了验证猜想一，小华的方案是：在小车内放置不同数量的钩码，分别从斜面的顶端由静止释放，测出下滑的时间．小华测量的结果如上表所示，她怀疑第三次测量错误，于是重新测量并进行了修正．小华第三次测量时间偏小的原因，除了秒表的使用和小车开始的位置不符合设计的要求外，还有一种在操作上存在的问题可能是小车未静止释放；
经过对修正后的数据分析，猜想一是错误（选填“正确”或“错误”）的．
（3）为了验证猜想三，小华设计的方案是将小车分别从距斜面底端不同距离处由静止释放，测出下滑的时间．她通过测量发现下滑的时间不同，于是得出猜想三是正确的．请对小华这一探究作出评价，指出她存在的两个主要问题①改变长度时，没有控制高度一定；
②路程不同，不能只通过时间比较运动快慢．
（4）接着小华又作出了“小车下滑的快慢还与斜面倾角有关”的猜想，你认为她
不需要（选填“需要”或“不需要”）对这一猜想进行探究．若需要，说出方案，若不需要，说出原因：斜面的高度、长度和倾角之间有一定的定量关系．

Answer 1

分析 （1）掌握影响动能、势能大小的因素，小车在下滑时将重力势能转化为动能．
重力势能的大小与物体的质量和高度有关．
（2）在让小车下滑时，要注意使其由静止滑下．若给出一个初速度，则会使下滑时间变短．
根据表格中数据，分析小车速度与质量的关系．因为小车通过的路程是相同的，可以根据时间的长短判断速度的大小．
（3）注意控制变量法的应用，根据速度公式知道所用时间的长短不仅速度有关，还与通过的路程有关．

解答 解：（1）猜想二：与斜面的高度有关．斜面的高度越大，同一物体的重力势能越大，在下滑过程中转化成的动能越大，速度越大．所以断定猜想二是正确的．
（2）在实验时，应保证由静止滑下，由表格中数据知，第三次下滑时间较短，可能是由于小车未静止释放造成的．
由表格中数据中，小车的质量不同，但下滑时间相同，又因为所经过的路程相同，所以速度是相同的，因此说明猜想一是错误的．
（3）小华设计的方案是将小车分别从距斜面底端不同距离处由静止释放，在此过程中没有控制高度一定，所以会造成时间的不同．同时根据t=$\frac{s}{v}$，路程也会影响所用时间的长短．
（4）由于斜面的高度和长度决定了斜面的倾角，所以不需要对这一猜想进行探究．
故答案为：（1）动能是由重力势能转化而来的；（2）小车未静止释放；错误；（3）①改变长度时，没有控制高度一定；②路程不同，不能只通过时间比较运动快慢；（3）不需要；斜面的高度、长度和倾角之间有一定的定量关系．

点评 此题是探究从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关的实验，通过实验考查了学生对控制变量法的应用，同时考查了动能和势能的转化及根据数据得出结论的能力．