Question

小明騎自行車上學途中，要經過一段上坡路．他思考：物體沖上斜坡的最大距離可能與哪些因素有關呢？
（1）他發現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量大小有關；
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．
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為小明設計一實驗裝置，并說明使用該裝置進行實驗時的操作要點：   
小明發現當不同質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    （選填“正確”或“錯誤”）的．
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，測得的數據記錄如下表：

次數	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

根據表中數據請在圖乙中描點作出S---θ圖象．由圖象可知木塊向上滑行的最大距離s與傾角θ的定性關系是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）車子上坡的過程是一個將動能轉化為重力勢能的過程，轉化出的重力勢能的多少決定于物體具有動能的多少．
（2）由于物體上升的高度已經知道了與物體的速度大小有關，新的猜想有兩個，根據控制變量法的思想，探究與物體質量的關系時，只控制質量不同，其它因素都相同．由此去考慮設計思路．
（3）猜想的正確與否，要通過實驗現象來判定，因此，根據不同質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據，即可確定物體上升的最大距離與傾斜角度的關系．
解答：解：（1）車子上升時將動能轉化為重力勢能，車子的速度越大，動能就越大，從而有更多的動能轉化為重力勢能．所以上升的高度就越高．
（2）①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．
②由于不同質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量大小無關，故說明猜想一是錯誤的．
③利用實驗中記錄的數據作為橫縱坐標在圖象中，定點，連線得到圖象．
由實驗數據可以發現，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）重力勢能；
（2）讓木塊在軌道同一高度由靜止釋放；錯誤；

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：實驗探究題考查學生的能力比較全面，往往探究的內容不再是課本上的知識，而是新的內容，掌握探究的方法：一般要用到控制變量法和轉換法．