题目内容
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?
⑴他发现车子的初始速度越大,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___________就越大。
⑵他进而又提出两个猜想:
猜想一:物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关;
猜想二:物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。
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,如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板,请你在甲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:_________________________。
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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___________(选填“正确”或“错误”)的。
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:
|
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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木板倾角θ |
10° |
30° |
53° |
75° |
85° |
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向上滑行的 最大距离s/m |
0.50 |
0.40 |
0.36 |
0.39 |
0.43 |
根据表中数据,请在图乙中描点作出s—θ图象.由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的关系是_________________________________
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⑴重力势能⑵小球从同一高度自由滑下,错误,当初始速度相同时,θ变大,s先变小后变大
【解析】
试题分析:木块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.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.探究与斜坡的倾角的关系时,只控制斜坡的倾角不同,其它因素都相同,由此去考虑操作要点.
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.
③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.(1)木块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.
(2)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.
小球滚动到底端的速度取决于小球初始点的高度,高度越高,到达底端时的速度越大,为了保证小球到达底端的速度相同,所以要可知小球滚动的初始点的高度相同,即让小球从斜面A同一高度由静止释放.
②由于不同质量的小球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与物体的质量大小无关.故说明猜想一是错误的.
③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,小球上滑的最大距离S先减小后增大
考点:本题考查动能和势能的转化与守恒、动能和势能的大小变化、动能的影响因素、势能的影响因素
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.