Question

19．小華騎自行車下坡時，想到“從斜面下滑物體的快慢與哪些因素有關呢？”回家后她找來了小車、秒表、刻度尺和充當斜面的木板進行探究，如圖所示．

實驗次數	1	2	3	4
小車內放置鉤碼的質量m/g	0	50	100	150
時間t/s	2.5	2.5	2.0	2.5

她首先對影響小車下滑快慢的因素作出以下猜想：
猜想一：與小車的質量有關；
猜想二：與斜面的高度有關；
猜想三：與斜面的長度有關．
（1）根據所學知識，斷定猜想二是正確的，依據是動能是由重力勢能轉化而來的．
（2）為了驗證猜想一，小華的方案是：在小車內放置不同數量的鉤碼，分別從斜面的頂端由靜止釋放，測出下滑的時間．小華測量的結果如上表所示，她懷疑第三次測量錯誤，于是重新測量并進行了修正．小華第三次測量時間偏小的原因，除了秒表的使用和小車開始的位置不符合設計的要求外，還有一種在操作上存在的問題可能是小車未靜止釋放；
經過對修正后的數據分析，猜想一是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的．
（3）為了驗證猜想三，小華設計的方案是將小車分別從距斜面底端不同距離處由靜止釋放，測出下滑的時間．她通過測量發現下滑的時間不同，于是得出猜想三是正確的．請對小華這一探究作出評價，指出她存在的兩個主要問題①改變長度時，沒有控制高度一定；
②路程不同，不能只通過時間比較運動快慢．
（4）接著小華又作出了“小車下滑的快慢還與斜面傾角有關”的猜想，你認為她
不需要（選填“需要”或“不需要”）對這一猜想進行探究．若需要，說出方案，若不需要，說出原因：斜面的高度、長度和傾角之間有一定的定量關系．

Answer 1

分析 （1）掌握影響動能、勢能大小的因素，小車在下滑時將重力勢能轉化為動能．
重力勢能的大小與物體的質量和高度有關．
（2）在讓小車下滑時，要注意使其由靜止滑下．若給出一個初速度，則會使下滑時間變短．
根據表格中數據，分析小車速度與質量的關系．因為小車通過的路程是相同的，可以根據時間的長短判斷速度的大小．
（3）注意控制變量法的應用，根據速度公式知道所用時間的長短不僅速度有關，還與通過的路程有關．

解答 解：（1）猜想二：與斜面的高度有關．斜面的高度越大，同一物體的重力勢能越大，在下滑過程中轉化成的動能越大，速度越大．所以斷定猜想二是正確的．
（2）在實驗時，應保證由靜止滑下，由表格中數據知，第三次下滑時間較短，可能是由于小車未靜止釋放造成的．
由表格中數據中，小車的質量不同，但下滑時間相同，又因為所經過的路程相同，所以速度是相同的，因此說明猜想一是錯誤的．
（3）小華設計的方案是將小車分別從距斜面底端不同距離處由靜止釋放，在此過程中沒有控制高度一定，所以會造成時間的不同．同時根據t=$\frac{s}{v}$，路程也會影響所用時間的長短．
（4）由于斜面的高度和長度決定了斜面的傾角，所以不需要對這一猜想進行探究．
故答案為：（1）動能是由重力勢能轉化而來的；（2）小車未靜止釋放；錯誤；（3）①改變長度時，沒有控制高度一定；②路程不同，不能只通過時間比較運動快慢；（3）不需要；斜面的高度、長度和傾角之間有一定的定量關系．

點評 此題是探究從斜面下滑物體的快慢與哪些因素有關的實驗，通過實驗考查了學生對控制變量法的應用，同時考查了動能和勢能的轉化及根據數據得出結論的能力．