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？
（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，上坡过程中由动能转化的

重力势能

就越大．
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想1：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2：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，他设计了如图所示的实验装置．装置的右侧为与水平面平滑连接的长木板，并在其下面垫上一个木块M，使长木板与水平面成一定的倾角，改变木块M在长木板下的位置就可改变倾角θ的大小．实验时为了让不同质量的小球以相同的初始速度滑上长木板，他在左侧放置了一个固定的斜面A．
①请说明使用斜面A进行实验时的操作要点：

让小球从斜面A同一高度由静止释放

．
②小明发现当不同质量的球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

错误

（选填“正确”或“错误”）的．
③在验证猜想2的实验中，小明让一个球以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：

次数	1	2	3	4	5
木板倾角θ	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

根据表中数据分析小球向上滑行的最大距离s与倾角θ的关系是

随倾角θ的增大，小球上滑的最大距离S先减小后增大

．

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）①由于物体上升的高度已经知道了与物体的速度大小有关，新的猜想有两个，根据控制变量法的思想，探究与物体质量的关系时，只控制质量不同，其它因素都相同．探究与斜坡的倾角的关系时，只控制斜坡的倾角不同，其它因素都相同，由此去考虑操作要点．
②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．
③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，从而有更多的动能转化为重力势能．所以上升的高度就越高．
（2）①由于物体上升的高度已经知道了与物体的速度大小有关．
小球滚动到底端的速度取决于小球初始点的高度，高度越高，到达底端时的速度越大，为了保证小球到达底端的速度相同，所以要可知小球滚动的初始点的高度相同，即让小球从斜面A同一高度由静止释放．
②由于不同质量的小球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与物体的质量大小无关．故说明猜想一是错误的．
③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，小球上滑的最大距离S先减小后增大．
故答案为：（1）重力势能．
（2）①让小球从斜面A同一高度由静止释放．
②错误．
③随倾角θ的增大，小球上滑的最大距离S先减小后增大．

点评：实验探究题考查学生的能力比较全面，往往探究的内容不再是课本上的知识，而是新的内容，掌握探究的方法：一般要用到控制变量法和转换法．