Question

小春发现高速公路常有如图1所示的限速警告标志，他问爸爸：为什么在相同的道路上行驶的汽车却会有不同的最高时速限制呢？爸爸告诉他：大车质量大，惯性大，如果速度太快的话，遇紧急情况时不能及时停下来，极易造成交通事故．小春想：这就是说在相同情况下大车要停下来所用的距离比小车要长？为此，他设计了如图2所示的装置及以下探究方案：

①让一辆小车从光滑斜面上某位置由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₁；

②给小车车厢里添加适当的钩码，并使小车从同一高度由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₂；

③再继续增加钩码数量，重复步骤②；

④比较各次水平运动距离s的大小，归纳出结论．

对于上述探究方案，请你作答：

（1）给小车添加钩码的目的是：             

（2）让小车从同一高度下滑的目的是：              

（3）小车在水平面上运动的过程中机械能转化成了       能．

（4）假设各次小车在水平面上运动时所受的摩擦力均相同，则s_{2_____________} s₁（选填：“＞”、“=”或“＜”），原因是：                           ．

（5）小春的探究方案合理吗？       ．为什么？                  ．

Answer

（1）增大小车质量  （2）小车在水平上运动的初始速度相同  （3）内能  （4）>  由于初始速度相同，质量越大，小车的动能越大，到停止的过程克服阻力做的功就越多，在阻力相同的情况下，则运动的路越长（或质量大，惯性大，在相同条件下小车停下来所需的距离就长）  （5）不合理  因压力不同，小车所受的摩擦力不同，不能满足控制变量，所以不合理

【解析】

试题分析：要研究小车滑行距离与质量的关系就要控制其它量均相同，改变小车的质量。小车从同一斜面的同一高度滑下，小车到达平面时的速度相同。实验中利用质量不同的小车从同一斜面相同高度自由滑下。小车在平面上运动时受到水平面的摩擦阻力，小车要克服摩擦做功，使小车的机械能减小，转化为内能。小车到达平面时的速度相同，质量越大，小车的动能越大，小车最终静止时的动能为零，要克服摩擦力做的功越多，若受到的摩擦力相同，则小车运动的距离越长。小车的质量不同，对水平地面的压力不同，所以摩擦力不同，无法控制变量。

考点：机械能的变化及控制变量的应用