3.8 测试“过山车” 提优练习（含答案）

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教科版三年级上册科学提优训练
3.8测试“过山车”
测试“过山车”时，要用科学的方法，像专业检测员那样，观察小球在“过山车”上的运动，看看它的位置如何变化、路线是否有趣、速度是快是慢。
科学观念提优
1.在描述小球停止时的位置时，以_____________为中心，描述小球位置时，可以用_____________测量距离。
2.将小球在“过山车”轨道的最高处松手，小球会开始_____________（填“滚动”或“滑动”）。
3.“过山车”轨道长度不变，起点越_____________，小球运动的速度越_____________。
4.测试“过山车”时，不能作为评价“过山车”好坏依据的是（ ）。
A.小球是否会滚出轨道
B.小球滚动时间的长短
C.“过山车”的大小
5.当小球沿着搭建的“过山车”轨道运动时，可以看到小球的运动速度（ ）。
A.越来越快
B.越来越慢
C.有时快，有时慢
6.要准确测量小球在“过山车”轨道上运动的时间，应该（ ）。
A只测一次，取测量值
B.测量多次，取平均值
C.测量两次，取较大值
7.小春测试自制的“过山车”时，发现小球运动到一半停了下来，下列改进方法中没有效果的是（ ）。
A.换上更光滑的轨道
B.将轨道的起点垫高
C.换更大的小球
8.测试“过山车”时经常会遇到一些问题，下列处理方式中正确的是（ ）。
A.发现有一处轨道连接断开了，但是小球能飞过去，就不用改进
B.发现小球速度有点慢，测试时将小球从空中落到起点位置降低
C.发现小球速度有点慢，将“过山车”起点位置加高，使坡度变大
实践探究提优
9.如图所示是小春在家制作的“过山车”，现在对该“过山车”进行测试。请你根据“过山车”的测试流程回答下列问题。
（1）小春在家里找到一个小木块和一个小球，应该选择_____________模拟“小车”，这是因为____________________________________________________。
（2）为了让“小车”在“过山车”上运动得更快些，可以（ ）。
A.增加①处高度
B.增加④处高度
C.多加2个弯道
（3）经过测量，小春的“过山车”轨道长度为180厘米，测试时小球从③点冲出轨道，但“过山车”依旧稳固。根据测试结果，请对小春的“过山车”进行评价。
评价指标 评价结果（达到评价指标的在表格中打“√”，未达到的打“×”）
“过山车”全长在2米以上 （ ）
有直线轨道和曲线轨道 （ ）
小球能通过全部轨道，不能脱轨 （ ）
与同学合作完成 （ ）
科学思维提优
10. 新考法－回环轨道上的过山车：材料一：过山车是一个利用重力和惯性使列车沿蜿蜒轨道行进的设备。开始运行时，过山车依靠一个机械装置的推力到达轨道的最高点，但从第一次下落后，就再也没有任何装置为它提供动力了。
材料二：过山车运动到回环轨道的底部时，离心力与重力的方向一致，此时游客感觉到身体特别沉重；沿回环向上运动时，游客会感到离心力将自己向座位方向挤压；到回环顶部，乘客完全倒过来，重力想把过山车拉下去，但此时离心力比重力更大，足以保持车辆在轨道上运动，使过山车不会掉下来。
阅读材料并运用所学知识回答问题。
（1）工程师在设计初期需要通过测试和实验来验证过山车的可行性，如果发现过山车依靠重力和惯性无法走完全程，可能是因为______________________________________。
（2）在设计过山车时，下列因素中必须考虑的是（ ）。
A.整体结构一定要安全稳固
B.颜色一定要漂亮
C.轨道设计一定要刺激
（3）过山车在回环轨道顶部运动的过程中，不会掉下来的主要原因是（ ）。
A.过山车速度慢
B.离心力比重力大
C.重力不起作用了
参考答案
1.起点 软尺（或细绳） [解析]在测试“过山车”时，以起点为中心来描述小球位置；测量小球与轨道上某点的距离需要用软尺（软尺可贴合轨道测量），也可以用细绳贴合轨道后再用刻度尺测量细绳长度。
2.滚动[解析]小球是球形，在轨道上会围绕自身圆心转动着前进，这种运动方式是滚动。
3.高 快[解析]“过山车”轨道长度不变时，起点越高，小球初始的重力势能越大，向下滚动的过程中转化的动能越大，运动速度就越快。
4.C[解析]A选项小球是否会滚出轨道，体现了“过山车”轨道设计是否合理、能否让小球顺利运行；B选项小球滚动时间长短能反映小球在轨道上运动的快慢等情况。C选项，“过山车”的大小与小球在轨道上的运动情况，如是否能顺利运行、运动快慢等并无直接关联，不能作为评价“过山车”好坏的依据，所以选C。
5.C[解析]小球在“过山车”轨道上运动时，遇到上坡速度会减慢，遇到下坡速度会加快，所以运动速度有时快、有时慢，选C。
6.B[解析]只测一次，测量结果可能存在较大误差，不准确；测量多次，取平均值，可以减小偶然误差，使测量结果更接近真实值；测量两次取较大值，不能有效减小误差，所以应测量多次，取平均值。选B。
7. C [解析]A选项，换上更光滑的轨道，可减小摩擦力，让小球更容易运动；B选项，将轨道的起点垫高，能增加小球初始的重力势能，使其有更多能量进行运动；C选项，换更大的小球，其质量增大，但在这种情境下并不能直接解决小球运动到一半停下来的问题，同时可能会导致小球更容易脱离轨道。所以选C。
8.C[解析]A选项，发现轨道连接断开，即使小球能飞过去，也存在安全隐患且不符合轨道设计要求，需要改进；B选项，小球速度有点慢，将小球从空中落到起点位置降低，会降低小球初始速度，是错误的改进方法；C选项，发现小球速度慢，把“过山车”起点位置加高，坡度变大，小球下滑速度会更快，所以选C。
9.（1）小球：小球在轨道上更容易滚动，能更好地模拟“小车”在“过山车”轨道上的运动。[解析]小球形状规则，在轨道上滚动时摩擦力相对较小，能较为顺畅地沿着轨道运动，相比小木块更适合模拟“小车”在“过山车”上的运动。
（2）A [解析]A选项，增加①处高度，能增大小球初始的重力势能，向下滚动时转化的动能更多，速度会更快，该选项正确。B选项，增加④处高度，对小球从起点开始的初始速度影响不大；C选项，多加2个弯道会增加小球运动的阻碍，使其速度减慢。所以选A。
（3）× √ × × [解析]已知轨道长度为180厘米，即1.8米，未达到2米以上，所以“过山车”全长在2米以上，这一项为×；从图中可看出轨道有不同走向，可推测有直线轨道和曲线轨道，所以该项为√；小球从③点冲出轨道，说明小球不能通过全部轨道，该项为×；这个“过山车”是小春在家里制作的，没有和同学合作，该项为×。
10.（1）轨道坡度设置不合理（如坡度太小，无法提供足够动力使过山车依靠重力势能转化的动能走完全程），轨道摩擦力过大（消耗过多能量），轨道的高度差不够（初始重力势能不足）（答案不唯一，合理即可）
（2）A [解析]A选项，整体结构安全稳固是设计过山车时首要考虑的因素，关系到乘客的生命安全，必须保证。B选项，颜色漂亮与否对过山车的功能性和安全性没有实质影响，不是必须考虑的关键因素。C选项，轨道设计要刺激是从体验角度出发，但相比之下，安全稳固才是最根本的。所以选A。
（3）B [解析]A选项，过山车在回环轨道顶部速度并不慢，且速度慢会使过山车更容易掉下来，所以该选项错误。B选项，在回环轨道顶部，过山车高速运动产生较大的离心力，当离心力比重力大时，能保持过山车在轨道上，不会掉下来，该选项正确。C选项，在回环轨道顶部，重力依然存在并起作用，该选项错误。
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