登录
10. (2024,贵州)小明观察到如图11-4-23甲所示的组合式滑梯,各个滑梯的高度都有所不同,小朋友从不同的滑梯滑至底端时的快慢也有所不同,速度大的甚至会冲出滑梯摔在地上。这一现象引起了小明的思考:人沿滑梯滑至底端时速度的大小与什么因素有关呢?他猜想:与人开始下滑的起点高度有关。
小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验,如图11-4-23乙所示。纸板一端置于垫块上,另一端置于水平桌面上模拟滑梯,用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人,通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小,距离越长表明速度越大。
请你回答下列问题:
(1)若释放后木块保持静止,是因为木块受到沿纸板向
(2)解决上述问题后继续探究。如图11-4-23丙①所示,从纸板顶端释放木块,木块运动至桌面上的M点；如图11-4-23丙②所示,从纸板中部释放木块,木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离,可以得出结论:木块沿纸板下滑的起点越高,
(3)根据上述探究,小明认为,要保证人不因速度过大冲出滑梯,设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段
(4)结合你坐滑梯的经历,谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢?
小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验,如图11-4-23乙所示。纸板一端置于垫块上,另一端置于水平桌面上模拟滑梯,用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人,通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小,距离越长表明速度越大。
请你回答下列问题:
(1)若释放后木块保持静止,是因为木块受到沿纸板向
上
的摩擦力,若要让木块下滑,写出一种操作方法:增大斜面的坡度(操作方法不唯一)
。(2)解决上述问题后继续探究。如图11-4-23丙①所示,从纸板顶端释放木块,木块运动至桌面上的M点；如图11-4-23丙②所示,从纸板中部释放木块,木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离,可以得出结论:木块沿纸板下滑的起点越高,
滑至底端时速度越大
。(3)根据上述探究,小明认为,要保证人不因速度过大冲出滑梯,设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段
斜向上
方向放置的滑梯。结合上述实验现象和所学物理知识说明这样设计的必要性:将人的动能转化为重力势能,以防止人冲出滑梯
。(4)结合你坐滑梯的经历,谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢?
滑梯的光滑程度、滑梯的坡度
(写出两个因素即可)。答案
10. (1)上 增大斜面的坡度(操作方法不唯一)
(2)滑至底端时速度越大 (3)斜向上 将人的动能转化为重力势能,以防止人冲出滑梯
(4)滑梯的光滑程度、滑梯的坡度 【解析】(1)若释放后木块保持静止,说明木块处于平衡状态,受力平衡,因此其受到的重力、斜面对其的支持力和沿斜面向上的摩擦力平衡,因此木块保持静止的原因是其受到沿纸板向上的摩擦力。为此我们可以增大斜面的坡度,从而减小木块受到的摩擦力。(2)由实验可知,从纸板顶端释放木块,木块运动至桌面上的M点;从纸板中部释放木块,木块运动至桌面上的N点,由题图丙可知,木块由顶端滑下后在桌面上移动的距离更远,说明其速度较大。因此可得出结论:木块沿纸板下滑的起点越高,滑至底端时速度越大。(3)由于人的速度较大容易冲出滑梯,即人此时的动能较大,因此可以将人的动能转化为重力势能,以防止人冲出滑梯,所以可以在滑梯底端再连接一段斜向上方向放置的滑梯。(4)根据生活经验和物理知识可知,当滑梯较为光滑时,人从滑梯滑下时,克服摩擦做功较少,则重力势能可以更多地转化为动能,速度更大;滑梯较陡时,人从滑梯滑下时,受到的摩擦力较小,克服摩擦做功产生的内能较小,则重力势能可以更多地转化为动能,速度更大。
(2)滑至底端时速度越大 (3)斜向上 将人的动能转化为重力势能,以防止人冲出滑梯
(4)滑梯的光滑程度、滑梯的坡度 【解析】(1)若释放后木块保持静止,说明木块处于平衡状态,受力平衡,因此其受到的重力、斜面对其的支持力和沿斜面向上的摩擦力平衡,因此木块保持静止的原因是其受到沿纸板向上的摩擦力。为此我们可以增大斜面的坡度,从而减小木块受到的摩擦力。(2)由实验可知,从纸板顶端释放木块,木块运动至桌面上的M点;从纸板中部释放木块,木块运动至桌面上的N点,由题图丙可知,木块由顶端滑下后在桌面上移动的距离更远,说明其速度较大。因此可得出结论:木块沿纸板下滑的起点越高,滑至底端时速度越大。(3)由于人的速度较大容易冲出滑梯,即人此时的动能较大,因此可以将人的动能转化为重力势能,以防止人冲出滑梯,所以可以在滑梯底端再连接一段斜向上方向放置的滑梯。(4)根据生活经验和物理知识可知,当滑梯较为光滑时,人从滑梯滑下时,克服摩擦做功较少,则重力势能可以更多地转化为动能,速度更大;滑梯较陡时,人从滑梯滑下时,受到的摩擦力较小,克服摩擦做功产生的内能较小,则重力势能可以更多地转化为动能,速度更大。
解析
【分析】
1. 第(1)问：木块静止在斜面上时，有向下滑动的趋势，根据二力平衡条件，摩擦力方向与相对运动趋势相反，因此沿纸板向上。要让木块下滑，需使重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，可通过增大斜面坡度（增大重力分力）或减小木块与纸板间的摩擦力（如给纸板涂润滑油）来实现。
2. 第(2)问：实验采用转换法，通过木块在水平桌面运动的距离反映滑至底端的速度，距离越长说明速度越大。对比丙图两次实验，起点越高，木块在桌面运动距离越远，由此可推导对应的速度规律。
3. 第(3)问：人冲出滑梯是因为动能过大，斜向上的滑梯可将人的动能转化为重力势能，减小动能从而降低速度，达到防止冲出的目的。
4. 第(4)问：结合生活经验和物理知识，从影响摩擦力、重力分力的角度思考，滑梯的光滑程度、坡度等因素会影响下滑快慢。
【解析】
(1) 木块静止在斜面上时处于平衡状态，受到沿纸板向上的摩擦力，与重力沿斜面向下的分力平衡。要让木块下滑，可采取增大斜面的坡度（使重力沿斜面向下的分力大于摩擦力），或减小木块与纸板间的摩擦力（如在纸板上涂润滑油等合理操作）。
(2) 由实验现象可知，从纸板顶端释放的木块在桌面上运动到M点，从中部释放的木块运动到N点，M点距离O点更远，说明木块沿纸板下滑的起点越高，滑至底端时速度越大。
(3) 为避免人因速度过大冲出滑梯，可在滑梯底端连接一段斜向上的滑梯，此时人滑到该段滑梯时，动能会转化为重力势能，速度减小，从而防止人冲出滑梯。
(4) 根据生活经验和物理原理，滑梯的光滑程度（光滑程度越高，摩擦力越小，重力势能转化为动能越多，速度越大）、滑梯的坡度（坡度越大，重力沿斜面向下的分力越大，摩擦力相对越小，速度越大）会影响人沿滑梯下滑的快慢。
【答案】
(1) 上 增大斜面的坡度（操作方法不唯一）
(2) 滑至底端时速度越大
(3) 斜向上 将人的动能转化为重力势能，以防止人冲出滑梯
(4) 滑梯的光滑程度、滑梯的坡度
【知识点】
受力平衡分析、动能与重力势能的转化、影响滑动摩擦力的因素
【点评】
本题结合生活中的滑梯现象设计探究实验，将物理知识与生活实际紧密结合，考查了受力分析、机械能转化以及实验探究方法，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力和科学探究思维。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：木块静止在斜面上时，有向下滑动的趋势，根据二力平衡条件，摩擦力方向与相对运动趋势相反，因此沿纸板向上。要让木块下滑，需使重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，可通过增大斜面坡度（增大重力分力）或减小木块与纸板间的摩擦力（如给纸板涂润滑油）来实现。
2. 第(2)问：实验采用转换法，通过木块在水平桌面运动的距离反映滑至底端的速度，距离越长说明速度越大。对比丙图两次实验，起点越高，木块在桌面运动距离越远，由此可推导对应的速度规律。
3. 第(3)问：人冲出滑梯是因为动能过大，斜向上的滑梯可将人的动能转化为重力势能，减小动能从而降低速度，达到防止冲出的目的。
4. 第(4)问：结合生活经验和物理知识，从影响摩擦力、重力分力的角度思考，滑梯的光滑程度、坡度等因素会影响下滑快慢。
【解析】
(1) 木块静止在斜面上时处于平衡状态，受到沿纸板向上的摩擦力，与重力沿斜面向下的分力平衡。要让木块下滑，可采取增大斜面的坡度（使重力沿斜面向下的分力大于摩擦力），或减小木块与纸板间的摩擦力（如在纸板上涂润滑油等合理操作）。
(2) 由实验现象可知，从纸板顶端释放的木块在桌面上运动到M点，从中部释放的木块运动到N点，M点距离O点更远，说明木块沿纸板下滑的起点越高，滑至底端时速度越大。
(3) 为避免人因速度过大冲出滑梯，可在滑梯底端连接一段斜向上的滑梯，此时人滑到该段滑梯时，动能会转化为重力势能，速度减小，从而防止人冲出滑梯。
(4) 根据生活经验和物理原理，滑梯的光滑程度（光滑程度越高，摩擦力越小，重力势能转化为动能越多，速度越大）、滑梯的坡度（坡度越大，重力沿斜面向下的分力越大，摩擦力相对越小，速度越大）会影响人沿滑梯下滑的快慢。
【答案】
(1) 上 增大斜面的坡度（操作方法不唯一）
(2) 滑至底端时速度越大
(3) 斜向上 将人的动能转化为重力势能，以防止人冲出滑梯
(4) 滑梯的光滑程度、滑梯的坡度
【知识点】
受力平衡分析、动能与重力势能的转化、影响滑动摩擦力的因素
【点评】
本题结合生活中的滑梯现象设计探究实验，将物理知识与生活实际紧密结合，考查了受力分析、机械能转化以及实验探究方法，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力和科学探究思维。
【难度系数】
0.6
