Question

5．海若同學騎自行車來到一段上坡路，她發(fā)現(xiàn)即使不踩踏板，自行車也能沖上斜坡一段距離．幾次試驗，她發(fā)現(xiàn)在坡底時的速度越大，自行車自行沖上斜坡的距離就越遠．自行車沖上斜坡的最大距離與哪些因索有關(guān)呢？海若同學提出了下列猜想：
A．與其運動到坡成時速度的大小有關(guān)；
B．與其在斜坡上受到摩擦力的大小有關(guān)；
C．與其質(zhì)量的大小有關(guān)．
為了驗證猜想，海若將一左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙的弧形軌道固定在水平桌面上，并用小球模擬自行車，如圖所示．將小球從左側(cè)軌道某位置自由釋放，小球沿軌道向下運動，繼而沖上右側(cè)軌道，測出小球在右側(cè)軌道運動的最大距離s．（不計空氣阻力）
請你作答以下問題：
（1）小珠在軌道上釋放后會加速向下運動，是由于小球受到重力的作用；小球沖上右側(cè)軌道的過程中，它的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能和內(nèi)能．
（2）海若將同一小球從左側(cè)軌道的不同高度釋放，分別記下小球沖上右側(cè)軌道的最大距離s，這是為了探究猜想A（選填“A”、“B”或“C”）．
（3）在探究猜想C時，海若將質(zhì)量不同的小球由左側(cè)軌道相同高度自由釋放，分別測出它們在右側(cè)軌道運動的最大距離s，數(shù)據(jù)如表所示：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
小球質(zhì)量m/g	20	30	40	50	60
小球沖上軌道的最大距離s/cm	30.1	30.2	29.8	29.9	30.1

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：小球沖上軌道的最大距離與小球的質(zhì)量無關(guān)．
②小球在右側(cè)軌道上運動的最大距離相同，即表示小球能到達的最大高度相同．某同學由此分析認為：“以上各次小球從左側(cè)軌道滾到底端時速度相同，那么質(zhì)量大的小球此時動能就大，則它沖上右側(cè)軌道的高度一定越高．
這位同學的現(xiàn)點是否合理？不正確．原因是：小球上升過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，而動能和重力勢能均與質(zhì)量有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）小珠在軌道上運動時，受到豎直向下的重力作用，所以會加速向下運動；
小球沖上右側(cè)軌道過程中，速度減慢，高度增大，同時還要克服摩擦做功，從而判斷出能量轉(zhuǎn)化情況；
（2）實驗中，小球滾下的高度不同，到達水平面時的速度不同，從而可分析出實驗探究的因素；
（3）①根據(jù)表格中數(shù)據(jù)分析質(zhì)量的變化和小球沖上軌道的最大距離的變化，得出小球沖上斜坡距離是否與質(zhì)量有關(guān)；
②小球在上升過程中由動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，動能與質(zhì)量和速度有關(guān)，重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，根據(jù)這個特點分析即可．

解答 解：（1）小珠在軌道上釋放后會加速向下運動，是由于小球受到豎直向下的重力的作用；
小球沖上右側(cè)軌道的過程中，動能減小，重力勢能變大，將它的大部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；
由于小球在滾動過程中要克服摩擦做功，所以部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
（2）海若將同一小球從左側(cè)軌道的不同高度釋放，小球到達水平面時的速度不同，通過比較小球沖上右側(cè)軌道的最大距離s，可探究小球滾動到斜面上距離與速度的關(guān)系，即可探究猜想A；
（3）①由表格中數(shù)據(jù)知，小球的質(zhì)量發(fā)生明顯的變化，在誤差允許的范圍內(nèi)，小球沖上軌道的最大距離不變，可得小球沖上軌道的最大距離與小球的質(zhì)量無關(guān)；
②小球的動能與質(zhì)量和速度有關(guān)系，速度相同，小球的質(zhì)量越大，動能越大，轉(zhuǎn)化成的重力勢能越大，但重力勢能與質(zhì)量和高度有關(guān)，因此小球到達的高度不一定大．
故答案為：（1）重；動；內(nèi)；（2）A；（3）①無關(guān)；②不正確；小球上升過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，而動能和重力勢能均與質(zhì)量有關(guān)．

點評 本題通過自行車上坡時的現(xiàn)象探究了沖上斜坡高度的影響因素，主要考查了控制變量法在實驗中的應用，在分析時注意控制的變量和改變的量來確定所研究的對象及結(jié)果．