Question

小明騎自行車上學(xué)途中，要經(jīng)過一段上坡路．他思考：物體沖上斜坡的最大距離可能與哪些因素有關(guān)呢？
（1）他發(fā)現(xiàn)車子的初始速度越大，沖上斜坡的最大距離就越長．這是因?yàn)檐囎拥某跏妓俣仍酱�，它的初始動能也越大，上坡過程中增加的 ______就越大．
（2）他進(jìn)而又提出兩個猜想：
猜想一：物體沖上斜坡的最大距離可能與物體的質(zhì)量大小有關(guān)；
猜想二：物體沖上斜坡的最大距離可能與斜坡的傾角大小有關(guān)．
為了驗(yàn)以相同的初始速度滑上長證猜想一，他將與水平面平滑連接的長木板以一定的傾角θ固定，如圖甲所示．實(shí)驗(yàn)時為了讓不同質(zhì)量的小球木板，請你在甲圖中的虛線框內(nèi)為小明設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)裝置，并說明使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時的操作要點(diǎn)：______．

小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)不同質(zhì)量的小球以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離均相同．這說明猜想一是 ______（選填“正確”或“錯誤”）的．
在驗(yàn)證猜想二的實(shí)驗(yàn)中，小明讓一小球以相同的初始速度分別滑上不同傾角的長木板，測得的數(shù)據(jù)記錄如表：

次數(shù)	1	2	3	4	5
木板傾角θ	10°	30°	53°	75°	85°
向上滑行的最大距離s/m	0.50	0.40	0.36	0.39	0.43

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)趫D乙中描點(diǎn)作出s-θ圖象．
根據(jù)圖象得出的結(jié)論是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）車子上坡的過程是一個將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，轉(zhuǎn)化出的重力勢能的多少決定于物體具有動能的多少．
（2）由于物體上升的高度已經(jīng)知道了與物體的速度大小有關(guān)，新的猜想有兩個，根據(jù)控制變量法的思想，探究與物體質(zhì)量的關(guān)系時，只控制質(zhì)量不同，其它因素都相同．由此去考慮設(shè)計(jì)思路．
猜想的正確與否，要通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來判定，因此，根據(jù)不同質(zhì)量的木塊以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離是否相同即可知道猜想是否正確．
利用表中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可確定物體上升的最大距離與傾斜角度的關(guān)系．
解答：解：（1）車子上升時將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，車子的速度越大，動能就越大，從而有更多的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能．所以上升的高度就越高．
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖示．

小球滾動到底端的速度取決于小球初始點(diǎn)的高度，高度越高，到達(dá)底端時的速度越大，為了保證不同球到達(dá)底端的速度相同，所以要可知小球滾動的初始點(diǎn)的高度相同，即讓小球從同一高度滾下．
要探究由于物體上行的最大距離與物體質(zhì)量的關(guān)系，根據(jù)控制變量法的思路，就要控制物體的速度有關(guān)，斜坡的傾角都要相同，只讓物體的質(zhì)量不同．故讓讓不同的小球在軌道同一高度由靜止釋放．
由于不同質(zhì)量的小球以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離均相同．所以物體沖上斜坡的最大距離可能與物體的質(zhì)量大小無關(guān)．故說明猜想一是錯誤的．
利用實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)作為橫縱坐標(biāo)在圖象中，定點(diǎn)，連線得到圖象．
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，從10°到53°這個過程，物體的上升的高度隨著傾斜角度的增加在減小；從53°到85°這個過程，物體的上升的高度隨著傾斜角度的增加在增大；故得結(jié)論：隨傾角θ的增大，小球上滑的最大距離S先減小后增大．
故答案如下：
（1）重力勢能
（2）讓小球在軌道同一高度由靜止釋放；錯誤

隨傾角θ的增大，小球上滑的最大距離S先減小后增大．
點(diǎn)評：實(shí)驗(yàn)探究題往往探究的內(nèi)容不再是課本上的知識，而是新的內(nèi)容，掌握探究的方法：一般要用到控制變量法和轉(zhuǎn)換法．如此題．