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___________能增加的就越大。

（2）他进而又提出两个猜想：

猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；

猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。

为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：________________________________________________________________。

小明发现当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均相同。这说明猜想一是___________(选填“正确”或“错误”)的。

在验证猜想二的实验中，小明让一木块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，请在图乙中描点作出s—θ图象．由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的关系是_________________________________

Answer

⑴重力势能 ⑵ 左下图，让质量不等的木块从斜面的同一高度自由释放

⑶右上图，随着倾角的增大，小球上滑的最大距离先减小后增大 

【解析】（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）设计实验装置如图示．

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，为了保证不同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，即让小球从同一高度滚下．

要探究由于物体上行的最大距离与物体质量的关系，根据控制变量法的思路，就要控制物体的速度有关，斜坡的倾角都要相同，只让物体的质量不同．故让让不同的小球在轨道同一高度由静止释放．

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可能与物体的质量大小无关．故说明猜想一是错误的．

利用实验中记录的数据作为横纵坐标在图象中，定点，连线得到图象．

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．