Question

11．小明騎自行車(chē)上學(xué)途中，要經(jīng)過(guò)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(chē)子的初始速度越大，沖上斜坡的最大距離就越長(zhǎng)．這是因?yàn)檐?chē)子的初始速度越大，它的初始動(dòng)能也越大，上坡過(guò)程中重力勢(shì)能增加的就越大．
②他進(jìn)而又提出兩個(gè)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(yàn)證猜想一，他將與水平面平滑連接的長(zhǎng)木板以一定的傾角θ固定，如圖甲所示．實(shí)驗(yàn)時(shí)為了讓不同質(zhì)量的小木塊以相同的初始速度滑上長(zhǎng)木板，請(qǐng)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(shuō)明使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作要點(diǎn)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(zhǎng)木板時(shí)，向上滑行的最大距離均相同．這說(shuō)明猜想一是錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的．
（4）在驗(yàn)證猜想二的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)木板，測(cè)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(qǐng)?jiān)趫D乙中描點(diǎn)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(chē)子上坡的過(guò)程是一個(gè)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的過(guò)程，轉(zhuǎn)化出的重力勢(shì)能的多少?zèng)Q定于物體具有動(dòng)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(gè)，根據(jù)控制變量法的思想，探究與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，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(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)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(zhǎng)木板時(shí)，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(chē)子上升時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，車(chē)子的速度越大，動(dòng)能就越大，從而有更多的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)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．

木塊滑動(dòng)到底端的速度取決于木塊初始點(diǎn)的高度，高度越高，到達(dá)底端時(shí)的速度越大，為了保證不同木塊到達(dá)底端的速度相同，所以要可知木塊滑動(dòng)的初始點(diǎn)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(zhǎng)木板時(shí)，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(wú)關(guān)，故說(shuō)明猜想一是錯(cuò)誤的．
（4）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：

（5）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，從10°到53°這個(gè)過(guò)程，物體的上升的高度隨著傾斜角度的增加在減��；從53°到85°這個(gè)過(guò)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(shì)；（2）如圖所示；讓木塊在軌道同一高度由靜止釋放；（3）錯(cuò)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(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)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(shí)，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．