Question

10．小明和小强一起在实验做“探究在水面上阻力对物体运动的影响”的实验，小强利用如图的装置进行如下操作：
a．如图甲，将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
b．如图乙，取下毛巾，将棉布铺在斜面和木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
c．如图丙，取下棉布，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
请针对以上操作回答下列问题：

（1）以上操作中错误的一次是b（选填“a”、“b”或“c”）．
（2）对比两次正确实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越远．
（3）纠正错误后，多次实验进行分析，并进一步推测：在水平面上滑动的小车，如果受到的阻力为零，它将做匀速直线运动．
（4）从能量转化角度看，小车每次滑行到斜面底端时具有相同的动能．
小明却利用如图丁装置进行试验．用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向θ角后松手，小球撞击水平木板上的小车，记下小车移动的距离S，再分别把毛巾和棉布铺在水平木板上，重新实验．
（5）小明每次拉起小球时，细绳与竖直方向的角要不相等．（选择“相等”或“不相等”）理由小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同
（6）利用如图丁两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，好处是便于控制小球摆动方向．
（7）利用上述实验，同时还可以探究的问题是重力势能与高度是否有关．

Answer 1

分析 （1）在实验中，为使小车到达水平面时具有相同的初速度，应让小车从斜面的同一高度由静止滑下；
（2）水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车运动得越远；
（3）在速度相等时，小车受到的阻力越小，运动距离越远，速度减小越慢；假如表面绝对光滑，则小车不受摩擦阻力作用，小车将永远不停地运动下去；
（4）影响物体动能的因素为物体的质量和速度，据此分析解答；
（5）分析实验中不变的量和改变的量，得出探究的因素；
（6）根据三角形的稳定性进行分析；
（7）通过改变小球下落的高度，可以改变小球的重力势能，通过小球做功的多少来反映重力势能的大小，从而得出结论．

解答 解：（1）为了使小车到达水平面时的速度相等，应让小车从相同斜面的同一高度由静止开始下滑；则b步骤错误，因为在斜面上铺上棉布改变了接触面的粗糙程度，就不能保持初速度相同了；
（2）水平面越光滑，小车运动的距离越远，由图示可知，木板的表面最光滑，则小车在木板表面受到阻力最小，运动的距离最长；
（3）由实验可知，平面越光滑，小车受到的阻力越小，运动距离越远，速度减小得越慢；
（4）由于小车的质量不变，下滑到斜面底部速度相等，则其动能相等；
（5）实验中小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系；
（6）若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，便于碰准木块；
（7）细绳与竖直方向成的θ角不同，则下落的高度不同，通过对木块做功的多少，可以判断小球重力势能的大小，所以该实验可以探究重力势能与高度的关系．
由此可以推知：如果运动物体不受力，它的速度将不变，小车将做匀速直线运动．
故答案为：（1）b；（2）远；（3）匀速直线；（4）动；（5）不相等；小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同；
（6）便于控制小球摆动方向；（7）重力势能与高度是否有关．

点评 此题是探究阻力对物体运动的影响实验，考查了控制变量法在实验中的应用及实验结论得出方法，要注意推理法的应用．探究动能大小的影响因素实验，注意控制变量法的应用，在分析时，要分析控制的量和改变的量，同时也考查了学生对各实验的掌握．