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         就越大重力勢能
（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，如下圖所示．實驗時為了讓不同質量的小球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小球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．
錯誤
在驗證猜想二的實驗中，小明讓同一小球以相同的初始速度分別滑上不同傾角的長木板，測得的數據記錄如表：

根據表中數據，請在圖乙中描點作出s-θ圖象．
根據圖象得出的結論是：                      

Answer 1

（1）重力勢能（2）讓小球從同一斜面同一高度處由靜止滑下， 錯誤，同一小球以相同的初始速度分別滑上不同傾角的長木板，隨傾角增大，向上滑行的最大距離先變小后增大

解析試題分析：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．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．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．（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）設計實驗裝置如圖示．

小球滾動到底端的速度取決于小球初始點的高度，高度越高，到達底端時的速度越大，為了保證不同球到達底端的速度相同，所以要可知小球滾動的初始點的高度相同，即讓小球從同一高度滾下．
要探究由于物體上行的最大距離與物體質量的關系，根據控制變量法的思路，就要控制物體的速度有關，斜坡的傾角都要相同，只讓物體的質量不同．故讓讓不同的小球在軌道同一高度由靜止釋放．
由于不同質量的小球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．
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，小球上滑的最大距離S先減小后增大．
考點：本題考查探究影響物體動能大小的因素、探究影響物體勢能大小的因素、動能和勢能的轉化與守恒
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．