Question

（2012?和平區(qū)二模）在某次探究活動(dòng)中，小明對老師給出的“小球在光華斜面由靜止釋放時(shí)，所處高度越高，到達(dá)斜面低端的速度越大，而與小球質(zhì)量無關(guān)”這一結(jié)論產(chǎn)生了質(zhì)疑．他猜想小球從同一光滑斜面上自由滾到低端時(shí)的速度…
猜想一：可能與小球在光滑斜面上的高度有關(guān)
猜想二：可能與小球的質(zhì)量無關(guān)
他選擇了一些實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行了如圖實(shí)驗(yàn)（圖中A、B、C分別表示小鋼球在第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末所處的位置，鋼球1、2、3的質(zhì)量關(guān)系為m₁＜m₂=m₃）
（1）實(shí)驗(yàn)一是為了驗(yàn)證猜想

二

（選填“一”或“二”），通過該實(shí)驗(yàn)他得到的結(jié)論是：

小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度與小球的質(zhì)量無關(guān)

．
（2）實(shí)驗(yàn)二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高度處同時(shí)由靜止釋放，到達(dá)底端時(shí)的速度分別為v₂、v₃，請判斷v₂

＜

v₃（選填“＞”“＜”或“=”）．

（3）在完成了以上探究后，小明繼續(xù)進(jìn)行探究“動(dòng)能的大小與速度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)三，通過觀察放在M位置的兩個(gè)相同木塊被小球推開的距離，他得出了“速度越大，動(dòng)能越大”的結(jié)論，你認(rèn)為他的結(jié)論是否可靠？

不可靠

（選填“可靠”或“不可靠”）．理由是

實(shí)驗(yàn)中沒有使兩球質(zhì)量相同（或者沒有用到控制變量法）

．
（4）小明繼續(xù)探究“動(dòng)能的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系”請你幫助小明完成實(shí)驗(yàn)．要求寫出實(shí)驗(yàn)步驟，并寫出判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析論證過程．

Answer 1

分析：（1）圖中兩球所處的高度相同，兩球的質(zhì)量不同，因此是研究速度與質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)合兩球的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行判斷；
（2）實(shí)驗(yàn)二中球的質(zhì)量相同，高度不同，研究的是速度與高度的關(guān)系，在這些異同點(diǎn)中找出解題思路；
（3）動(dòng)能的決定因素有兩個(gè)：質(zhì)量和速度，應(yīng)該利用控制變量法進(jìn)行分析．

解答：解：
（1）實(shí)驗(yàn)一可知；兩球的質(zhì)量不同，在斜面的高度相同，研究的是速度與質(zhì)量的關(guān)系，即猜想二：由于兩球在水平面上通過的距離相同，所以與質(zhì)量無關(guān)．
故答案為：二；小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度與小球的質(zhì)量無關(guān)．
（2）實(shí)驗(yàn)二中球的質(zhì)量相同，高度不同，由于兩球在水平面上通過的距離不同，所以與高度有關(guān)，因?yàn)镾₂＜S₃，所以v₂＜v₃；
故答案為：＜．
（3）在研究動(dòng)能與速度關(guān)系時(shí)，應(yīng)該控制兩球的質(zhì)量相同，在該實(shí)驗(yàn)中兩球的質(zhì)量不同，因此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不可靠．
故答案為：不可靠；實(shí)驗(yàn)中沒有使兩球質(zhì)量相同（或者沒有用到控制變量法）．
（4）步驟：
①將兩個(gè)相同的木塊放在平面M位置，然后讓小球1和2從光滑斜面上同一高度自由滾下；
②觀察兩個(gè)木塊被推開的距離；
分析論證：
①若小球1推開木塊的距離大，說明在速度相同時(shí)，物體質(zhì)量越小，動(dòng)能越大；
②若小球2推開木塊的距離大，說明在速度相同時(shí)，物體質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；
③若小球1和小球2推開木塊的距離相等，物體動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)．

點(diǎn)評：能夠從實(shí)驗(yàn)裝置和器材中知道該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法研究問題是解決本題的關(guān)鍵，難點(diǎn)再與知道小球滾到底端時(shí)的速度的比較是通過同一時(shí)刻位置的變化來確定的．