Question

4．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．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，依据是动能是重力势能转化而来的．
（2）为了验证猜想一，小华设计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．小华测量的结果如下表，她怀疑第三次测量错误，于是重新测量并进行了修正．你认为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从静止释放或开始时人推了小车一下；经过对修正后的数据分析，猜想一是错误（正确/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是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．

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

（4）接着小华又作出：“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（需要/不需要）进行实验探究．

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，可能是由于小车未从静止释放或开始时人推了小车一下．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）小车未从静止释放或开始时人推了小车一下；错误；
（3）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）不需要．

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．