1. 小莉同学骑自行车来到一段上坡路,她发现即使不踩踏板,自行车也能冲上斜坡一段距离。几次试验,她发现在坡底时的速度越大,自行车自行冲上斜坡的距离就越远。自行车冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关呢?小莉同学提出了下列猜想:

A.与其运动到坡底时速度的大小有关;

B.与其在斜坡上受到摩擦力的大小有关;

C.与其质量的大小有关。

为了验证猜想,小莉将一左侧光滑,右侧粗糙的弧形轨道固定在水平桌面上,并用小球模拟自行车,如图所示。将小球从左侧轨道某位置自由释放,小球沿轨道向下运动,继而冲上右侧轨道,测出小球在右侧轨道运动的最大距离s(不计空气阻力)。请你作答以下问题:

(1) 小球在轨道上释放后会加速向下运动,是由于小球受到力的作用;小球冲上右侧轨道的过程中,它的动能转化为重力势能和能。
(2) 小莉将同一小球从左侧轨道的不同高度释放,分别记下小球冲上右侧轨道的最大距离s,这是为了探究猜想(选填“A”“B”或“C”)。

实验次数

1

2

3

4

5

小球质量m/g

20

30

40

50

60

小球冲上轨道的最大距离s/cm

30.1

30.2

29.8

29.9

30.1

(3) 在探究猜想C时,假如将质量不同的小球由左侧轨道相同高度自由释放,分别测出它们在右侧轨道运动的最大距离s,数据如表所示:根据表中的数据可得出的结论是:小球冲上轨道的最大距离与小球的质量(选填“有关”或“无关”)。
(4) 小球在右侧轨道上运动的最大距离相同,即表示小球能到达的最大高度相同。某同学由此分析认为:“以上各次小球从左侧轨道滚到底端时速度相同,那么质量大的小球此时动能就大,则它冲上右侧轨道的高度一定越高”。这位同学的观点是否合理?。原因是
【考点】
动能和势能的大小变化; 机械能及其转化;
【答案】

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1. 篮球运动员传球时,篮球撞击地面后能准确反弹到远处队友手中,小楠觉得好奇:篮球撞击地面后,反弹方向与哪些因素有关呢?与同学讨论后,他们觉得可以用弹性小球代替篮球,对小球撞击水平地面后的反弹方向进行探究,并提出了三种猜想。

猜想1:与小球撞击地面前是否旋转有关;

猜想2:与小球撞击地面时的入射方向有关;

猜想3:与地面的粗糙程度有关。

(1)对于猜想1,联想到旋转的乒乓球打到了台案后,反弹的路线发生明显变化,由此判断猜想1是的;

(2)为验证猜想2和3,同学们设计了如图甲所示的装置,每次都让弹性小球从压缩了相同长度的弹簧的下端,由静止弹出并撞击地面,分别改变地面的粗糙程度和小球的入射方向与地面的夹角α,测出小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β,记录数据如下表。

夹角α

20.0°

30.0°

45.0°

60.0°

70.0°

夹角β

玻璃地面

25.5°

34.7°

49.2°

63.5°

72.8°

木板地面

28.6°

37.3°

51.6°

65.4°

74.1°

水泥地面

30.9°

39.2°

53.9°

67.5°

76.6°

①小球撞击地面发生形变时,动能转化为了能;

②对于猜想2,分析数据可得:当地面的粗糙程度一定时,小球的入射方向与地面的夹角α越大,小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β就(选填“越大”或“越小”),说明该猜想是正确的;

③对于猜想3,小虎认为:表中α一定时,各次测得的β不等,这是由测量误差引起的,所以猜想3是错误的。你(选填“赞成”或“不赞成”)小虎的观点;

(3)用每隔0.02s曝光一次的频闪照相机拍摄到某次小球从地面O位置反弹至D位置的照片,如图乙所示。小球是从图乙中的(选填“A”“B”或“C”)位置开始入射的;

(4)同学们分析:当α一定时,随着地面粗糙程度变小,β值与α越接近,由此推理,如果地面没有摩擦,则β与α应相等,请写出一个用此思想方法研究问题的实例:

实验探究题 普通