Question

下雨天，小颖站在窗前看到对面人字形屋面上雨水在不停地流淌．他想，雨水在屋面流淌的时间与哪些因素有关呢？他提出了三种猜想：
猜想1：雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；
猜想2：雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关．
猜想3：雨水流淌的时间可能与屋面的材料有关．
（1）为了验证猜想是否正确，他设计了一个如图甲所示的装置（倾角α可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：
①保持斜面倾角α不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出每次小球通过斜面的时间．如表一．小颖经过分析得出的结论是：______．
表一

质量m/g	3	6	8	12	20
时间t/s	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7

表二

倾角α/	15	30	45	60	75
时间t/s	1.9	1.6	1.2	1.6	1.9

②不改变底边的长度，多次改变倾角α，让同一小球从斜面的顶端由静止释放（如图乙），测出每次每次小球通过斜面的时间，如表二．为了便于得出规律，请在图丙中大致作出s-α的图象．
小颖对上述数据进行了归纳分析，得出的结论是______．
（2）请设计实验来探究雨水流淌的时间与屋面的材料的关系，简述你的实验方案．
简要做法：______；
判断方法：______．

Answer

（1）对本实验中所探究的问题，小颖做出了三个猜想，因此，我们一定要按照控制变量法的要求，来逐一进行探究．①中倾角不变，斜面的材料不变，只改变了小球的质量，根据表一中数据可得出相应的结论；②中要先根据表二中的数据做出相应的图象，再根据图象中图线的变化来总结最终的结论．
（2）参照前面的实验过程，同样运用控制变量法，控制倾角与斜面的长度不变，小球的质量不变，只改变斜面的材料，便可探究下滑时间与材料的关系．并根据下滑时间是否相同来判断与斜面的材料是否有关．
【解析】
（1）①分析表中的数据可以看出，斜面的倾角不变，斜面的材料相同，只改变了小球的质量，而小球下滑的时间始终为1.7s，故可得出结论：在保持斜面的材料与倾角α不变时，不同质量的小球下滑时间相同；
②先根据表中的数据，在图象中找出对应点，再用平滑的线将各点连接起来，观察图线的变化趋势可以看出，随着斜面倾角的不断增大，小球的下滑时间先减小后增大；
（2）根据控制变量法的要求，要想探究下滑的时间与斜面材料的关系，应该保持斜面的倾角、长度以及小球的质量不变，让小球多次下滑，记录时间，最终根据时间的变化情况判断下滑的时间与斜面的材料是否有关系．
故答案为：
（1）①在保持斜面的材料与倾角α不变时，不同质量的小球下滑时间相同．（在保持斜面的材料与倾角α不变时，小球下滑时间相同与质量无关．）
②图象如图所示：

在不改变斜面底边长度与斜面的材料时，随着斜面倾角的不断增大，小球的下滑时间先减小后增大．
（2）简要做法：保持斜面的倾角α与斜面的长度不变，让小球在不同材料的斜面上下滑，记录小球在不同材料的斜面上下滑的时间．
判断方法：如下滑的时间相同，说明与斜面的材料无关，如都不相同说明与斜面的材料有关．