Question

小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路．他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢？

次数	1	2	3	4	5
木板倾角	10°	30°	53°	75°	85°
向上滑行的最大距离s/m	0.50	0.40	0.36	0.39	0.43

（1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长，这是因为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

 

能就越大．
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关．
为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图所示．实验时用小车作为研究对象，为了让不同质量的小车以相同的初始速度滑上长木板，请你在如图左侧的虚线框内为小明添加一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：

 

．

小明发现当不同质量的小车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．
这说明猜想一是

 

（选填“正确”或“错误”）的．
在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，
测得的数据记录如上表．由表中数据可知，随着斜面倾角θ的增大，木块向上滑行的最大距离s

 

．（选填“变大”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）

Answer 1

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）为了时小车在水平面上具有一定的速度，所以让小车从斜面上滑下，因此在虚线框内添加一斜面；
由于物体上升的高度与物体的速度大小有关，为了探究猜想是否正确，需利用控制变量法的思想，探究与物体质量的关系时，只改变物体的质量，其它因素都相同．由此去考虑设计思路．
（3）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．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．

解答：解（1）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，上坡过程中车子增加的重力势能越大．
（2）①在如图左侧的虚线框添加一斜面，如下图所示：

小车滑动到底端的速度取决于小车初始点的高度，高度越高，到达底端时的速度越大，为了保证不同小车到达底端的速度相同，所以要可知小车滑动的初始点的高度相同，即让小车从斜面同一高度滑下．
②由于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利用实验中记录的数据作为横纵坐标在图象中，定点，连线得到图象．
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；从53°到85°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在增大；故得结论：随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离s先变形后变大．
故答案为：（1）重力势；（2）从斜面同一高度滑下；错误；先变小后变大．

点评：实验探究题要注意两点：一是实验方法的正确运用；二是对表格数据的正确分析．控制变量法的运用是这一实验的主要特点之一．