题目内容

5．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路．他思考：物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢？
①他发现车子的初始速度越大，冲上同一斜坡的最大距离就越长．因此他猜想物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与物体的速度有关，并且小明通过实验验证了他的这一猜想．他还思考到原因是同一辆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：
猜想一：物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与斜坡与水平面的夹角的大小有关．
为了防止球偏离，小明用木槽作为实验用的斜坡．为了验证猜想一，他将两块与水平面平滑连接的长木槽分别以与水平面一定夹角α、θ固定，如图18所示，将右边的木槽作为实验研究的斜坡．实验时他将大小相同质量不同的金属小球从左边的木槽上同一高度处静止滚下，目的是保证不同球到达底端的速度相同．
小明发现当不同质量的金属小球以相同初始速度冲上右边的斜坡时，向上冲的最大距离均相同．这说明猜想一是错误（选填“正确”或“错误”）的．
③在验证猜想二的实验中，小明让一金属小球从左边的木槽上同一高度处静止滚下，分别冲上与水平面的夹角不同的粗糙程度相同的右边的斜坡，测得的数据记录如下表：
次数123
斜坡与水平面夹角θ10°30°53°
向上冲的最大距离s/m0.500.400.36
根据表中数据可知：物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离与斜坡的倾角有关，且随倾角θ的增大，上滑的最大距离减小．
④小明觉得自己的实验中还有不足之处，他又用粗糙程度与木槽不同的塑料槽、钢槽，重复做猜想二实验，目的是使实验结论更具普遍性．

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．
②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．
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．
④为了使实验结论更具普遍性，应采用不同的材料多做几次实验．

解答 解：
①车子的初始速度越大，冲上同一斜坡的最大距离就越长，所以可猜想物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与物体的速度有关；
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．
②根据控制变量法的思想，将大小相同质量不同的金属小球从左边的木槽上同一高度处静止滚下，目的是保证不同球到达底端的速度相同；
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可能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；故得结论：物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离与斜坡的倾角有关，且随倾角θ的增大，上滑的最大距离减小．
④用粗糙程度与木槽不同的塑料槽、钢槽，重复做猜想二实验，目的是使实验结论更具普遍性．
故答案为：
①速度；重力势；
②保证不同球到达底端的速度相同；错误；
③物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离与斜坡的倾角有关，且随倾角θ的增大，上滑的最大距离减小；
④使实验结论更具普遍性．

点评 此题是探究物体滑上斜坡的最大距离的影响因素，实验探究题往往探究的内容不再是课本上的知识，而是新的内容，需掌握常用的探究方法：控制变量法和转换法．

练习册系列答案
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航速/kn供电模式动力系统最大功率/kW
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