10.某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏,参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放,滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶,撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问:保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关?于是设计了如图甲所示的装置。

(1)若不考虑阻力,保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变,小明的做法是。
(3)经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平(θ=0°),保龄球撞击的塑料瓶数量最多,其依据是。
(4)若将保龄球置于Q点由静止释放,请分析是否能完成以上实验,并说明理由:。

10. (1) 不变 (2) 让保龄球从同一位置由静止释放 (3) 斜坡倾角越小,保龄球撞击的塑料瓶数量越多 (4) 因为受摩擦力和空气阻力影响,机械能不守恒,保龄球在右侧能到达的最高点小于与Q点等高点,而塑料瓶的位置高于Q点,所以保龄球无法撞击到塑料瓶,不能完成实验

【分析】
本题围绕保龄球撞击塑料瓶的实验，考查机械能相关知识与实验探究思路。解题时，需结合机械能守恒条件、控制变量法、实验图像分析及实际阻力影响来逐一分析问题：
1. 第一问判断机械能变化，需回忆机械能守恒的条件（只有重力/弹力做功时守恒），不考虑阻力时符合该条件，故机械能不变；
2. 第二问要保证冲上右侧的初速度不变，需控制保龄球到达左侧底端的速度相同，因此采用控制变量法，让保龄球从同一位置静止释放；
3. 第三问需观察图乙的实验数据趋势，θ越小，撞倒数量越多，由此推导θ=0°时数量最多；
4. 第四问需考虑实际运动中的摩擦力和空气阻力，机械能不守恒，导致右侧上升高度低于Q点，而塑料瓶位置更高，因此无法完成实验。
【解析】
(1) 不考虑阻力时，保龄球在左侧斜坡下滑过程中，只有重力做功，动能与重力势能相互转化，机械能总量保持不变，故填“不变”；
(2) 要保证每次冲上右侧斜坡的初速度不变，需控制保龄球到达左侧斜坡底端的速度相同，因此做法是让保龄球从左侧斜坡的同一位置由静止释放；
(3) 由图乙的实验数据可知，随着斜面倾角θ减小，撞倒塑料瓶的数量逐渐增多，因此可判断斜坡放平（θ=0°）时，撞击的塑料瓶数量最多；
(4) 若将保龄球置于Q点由静止释放，由于运动过程中受摩擦力和空气阻力作用，机械能会损失（不守恒），保龄球在右侧能到达的最高点高度小于Q点的高度，而塑料瓶的位置高于Q点，因此保龄球无法到达塑料瓶所在位置，不能完成实验。
【答案】
(1)不变；(2)让保龄球从同一位置由静止释放；(3)斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多；(4)不能，因为受摩擦力和空气阻力影响，机械能不守恒，保龄球在右侧能到达的最高点小于与Q点等高点，而塑料瓶的位置高于Q点，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验
【知识点】
机械能守恒定律、控制变量法、实验数据分析
【点评】
本题结合生活中的游戏场景，考查机械能相关知识与实验探究方法，既需要学生掌握基础的机械能守恒条件，也需要具备从实验图像中提取结论的能力，同时要考虑实际运动中的阻力影响，是一道兼顾知识应用与实验思维的基础题。
【难度系数】
0.5

11. 如图所示，一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，从A点到达C点的过程中，小球的动能，小球的重力势能，小球的机械能。（填序号）
①保持不变 ②一直减小 ③先增大后减小 ④一直增大 ⑤先减小后增大

11. ③ ⑤ ②

【分析】
要解答本题，需明确动能、重力势能、机械能的影响因素：动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；粗糙轨道上，小球运动时会克服摩擦力做功，机械能会不断转化为内能。解题时，分A→B、B→C两个阶段分析各能量的变化：A到B时，小球高度降低、速度增大；B到C时，小球高度升高、速度减小；同时全程考虑摩擦对机械能的影响。
【解析】
1. 动能变化：小球从A到B，质量不变，高度降低，重力势能转化为动能，速度增大，动能增大；从B到C，质量不变，高度升高，动能转化为重力势能，速度减小，动能减小。因此动能先增大后减小，对应序号③。
2. 重力势能变化：小球从A到B，质量不变，高度降低，重力势能减小；从B到C，质量不变，高度升高，重力势能增大。因此重力势能先减小后增大，对应序号⑤。
3. 机械能变化：轨道粗糙，小球运动过程中需克服摩擦力做功，机械能不断转化为内能，因此整个过程机械能一直减小，对应序号②。
【答案】
③ ⑤ ②
【知识点】
动能影响因素、重力势能影响因素、机械能变化
【点评】
本题结合实际运动场景，考查动能、重力势能的影响因素及机械能的变化规律，核心是分阶段分析运动过程中速度、高度的变化，同时注意粗糙轨道对机械能的损耗，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5