Question

11．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）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．這是因為車子的初始速度越大，它的初始動能也越大，上坡過程中重力勢能增加的就越大．
②他進而又提出兩個猜想：

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)．
（2）為了驗證猜想一，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．實驗時為了讓不同質(zhì)量的小木塊以相同的初始速度滑上長木板，請你在甲圖中的虛線框內(nèi)為小明設(shè)計一實驗裝置，并說明使用該裝置進行實驗時的操作要點讓木塊在軌道同一高度由靜止釋放．
（3）小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)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均相同．這說明猜想一是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的．
（4）在驗證猜想二的實驗中，小明讓一木塊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)記錄如下表：

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)，請在圖乙中描點作出s-θ圖象．
（5）由圖象可知，隨傾角θ的增大，木塊向上滑行的最大距離s如何變化隨傾角θ的增大，木塊上滑的最大距離S先減小后增大．

Answer 1

分析 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．
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)計思路．
猜想的正確與否，要通過實驗現(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．
利用表中給出的實驗數(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)計實驗裝置如圖示．

木塊滑動到底端的速度取決于木塊初始點的高度，高度越高，到達底端時的速度越大，為了保證不同木塊到達底端的速度相同，所以要可知木塊滑動的初始點的高度相同，即讓木塊在軌道同一高度由靜止釋放．
（3）由于不同質(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．
（4）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后作出圖象如圖所示：

（5）由實驗數(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，木塊上滑的最大距離S先減小后增大．
故答案如下：（1）重力勢；（2）如圖所示；讓木塊在軌道同一高度由靜止釋放；（3）錯誤；（4）如圖所示；（5）隨傾角θ的增大，木塊上滑的最大距離S先減小后增大．

點評 實驗探究題考查學(xué)生的能力比較全面，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．