Question

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

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4
小車內(nèi)放置鉤碼的質(zhì)量m/g	0	50	100	150
時(shí)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(zhì)量有關(guān)；
猜想二：與斜面的高度有關(guān)；
猜想三：與斜面的長度有關(guān)．
（1）根據(jù)所學(xué)知識(shí)，斷定猜想二是正確的，依據(jù)是動(dòng)能是由重力勢能轉(zhuǎn)化而來的．
（2）為了驗(yàn)證猜想一，小華的方案是：在小車內(nèi)放置不同數(shù)量的鉤碼，分別從斜面的頂端由靜止釋放，測出下滑的時(shí)間．小華測量的結(jié)果如上表所示，她懷疑第三次測量錯(cuò)誤，于是重新測量并進(jìn)行了修正．小華第三次測量時(shí)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(shè)計(jì)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(jīng)過對修正后的數(shù)據(jù)分析，猜想一是錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的．
（3）為了驗(yàn)證猜想三，小華設(shè)計(jì)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(shí)間．她通過測量發(fā)現(xiàn)下滑的時(shí)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(jià)，指出她存在的兩個(gè)主要問題①改變長度時(shí)，沒有控制高度一定；
②路程不同，不能只通過時(shí)間比較運(yùn)動(dòng)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(guān)”的猜想，你認(rèn)為她
不需要（選填“需要”或“不需要”）對這一猜想進(jìn)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(guān)系．

Answer 1

分析 （1）掌握影響動(dòng)能、勢能大小的因素，小車在下滑時(shí)將重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)．
（2）在讓小車下滑時(shí)，要注意使其由靜止滑下．若給出一個(gè)初速度，則會(huì)使下滑時(shí)間變短．
根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，分析小車速度與質(zhì)量的關(guān)系．因?yàn)樾≤囃ㄟ^的路程是相同的，可以根據(jù)時(shí)間的長短判斷速度的大小．
（3）注意控制變量法的應(yīng)用，根據(jù)速度公式知道所用時(shí)間的長短不僅速度有關(guān)，還與通過的路程有關(guān)．

解答 解：（1）猜想二：與斜面的高度有關(guān)．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(zhuǎn)化成的動(dòng)能越大，速度越大．所以斷定猜想二是正確的．
（2）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保證由靜止滑下，由表格中數(shù)據(jù)知，第三次下滑時(shí)間較短，可能是由于小車未靜止釋放造成的．
由表格中數(shù)據(jù)中，小車的質(zhì)量不同，但下滑時(shí)間相同，又因?yàn)樗��?jīng)過的路程相同，所以速度是相同的，因此說明猜想一是錯(cuò)誤的．
（3）小華設(shè)計(jì)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(huì)造成時(shí)間的不同．同時(shí)根據(jù)t=$\frac{s}{v}$，路程也會(huì)影響所用時(shí)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(jìn)行探究．
故答案為：（1）動(dòng)能是由重力勢能轉(zhuǎn)化而來的；（2）小車未靜止釋放；錯(cuò)誤；（3）①改變長度時(shí)，沒有控制高度一定；②路程不同，不能只通過時(shí)間比較運(yùn)動(dòng)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(guān)系．

點(diǎn)評 此題是探究從斜面下滑物體的快慢與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)考查了學(xué)生對控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化及根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力．