Question

（2011?廣州模擬）圖甲是研究“物體動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中讓同一鋼球從光滑斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，碰到同一木塊上．圖乙是研究“牛頓第一定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，在粗糙程度不同的平面上運(yùn)動(dòng)．請回答以下問題：

（1）甲實(shí)驗(yàn)中小球從不同高度滾下，目的是讓小球到達(dá)斜面底端時(shí)

速度

不同；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)甲的目的是研究鋼球的

動(dòng)能

與

速度

的關(guān)系；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)乙的目的是研究運(yùn)動(dòng)的鋼球

速度減小的快慢

與阻力大小的關(guān)系．（選填“速度的大小”、“速度減少的多少”、“速度減少的快慢”）
（2）從力的角度看圖甲，鋼球下落過程中的運(yùn)動(dòng)快慢變化主要是因?yàn)?!--BA-->

重力

的作用，鋼球打擊木塊過程中，使得木塊的速度

增大

（選填“增大”或“減小”），之后木塊又因?yàn)槭艿侥Σ亮�，速度逐漸

減小

（選填“增大”或“減小”）．
從 能量轉(zhuǎn)化的角度看圖甲，鋼球下落時(shí)，是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程，將它的

重力勢能

轉(zhuǎn)化為

動(dòng)能

．而打擊木塊做功的過程，實(shí)質(zhì)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)移的過程．而木塊克服摩擦力做功的過程，又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程，是將其能量轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能

．
由于圖甲中木塊受到的滑動(dòng)摩擦力是

一定

的（選填“變化”或“一定”），因此，當(dāng)我們觀察到鋼球撞擊木塊移動(dòng)的距離S_A大于S_B時(shí)，就可推知前一次的動(dòng)能更

大

（選填“大”或“小”）一些．

Answer 1

分析：（1）動(dòng)能的大小和物體的質(zhì)量、物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)，即在研究動(dòng)能大小的影響因素時(shí)需要運(yùn)用控制變量的思維來考慮，研究動(dòng)能與物體的質(zhì)量是否有關(guān)時(shí)，即控制小球在斜面上的高度（小球滾動(dòng)到斜面底端的速度）相同，改變小球的質(zhì)量，觀察不同情況下小球所推動(dòng)木塊前進(jìn)的距離即可判斷；同理，若想判斷小球的動(dòng)能與物體的質(zhì)量是否有關(guān)，即取相同質(zhì)量的小球，從斜面的不同高度釋放分析即可．
（2）研究運(yùn)動(dòng)的鋼球速度減小的快慢與阻力大小關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，如圖乙所示，即需控制鋼球的質(zhì)量和鋼球在斜面上的高度，改變斜面下面的平面的材料，觀察鋼球運(yùn)動(dòng)的距離即可判斷；
（3）在判斷能量的轉(zhuǎn)化中，先看清該情況下初始狀態(tài)的能量和末了狀態(tài)的能量，故據(jù)此即可分清該過程的能量轉(zhuǎn)化．

解答：解：（1）甲圖是研究動(dòng)能大小影響因素的實(shí)驗(yàn)裝置，在該圖中的小球的大小是相同的，但所處的高度不同，即兩情況下小球滾動(dòng)到斜面底端的速度是不同的，故該實(shí)驗(yàn)裝置是用來研究鋼球的動(dòng)能與其運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系的裝置．分析乙實(shí)驗(yàn)裝置不難看出，兩次的小球是相同的，斜面的高度也是相同的，但斜面底端平面的材料是不同的，且材料越粗糙，其阻力越大，小球在斜面上滾動(dòng)的越近，即速度減小的越快；故該實(shí)驗(yàn)裝置是用來研究運(yùn)動(dòng)的鋼球速度減小快慢與阻力大小關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置．
（2）在甲圖中，鋼球之所以在下落過程中速度越來越快，這是由于受到重力的原因造成的，當(dāng)鋼球打擊木塊過程中，木塊由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，故該過程使得木塊的速度增大，之后木塊又因?yàn)槭艿侥Σ亮�，速度逐漸減�。�
從能量轉(zhuǎn)化的角度看圖甲，鋼球下落時(shí)，其質(zhì)量不變，高度減小，故其重力勢能減小；同時(shí)，其質(zhì)量不變，速度變快，故其動(dòng)能變大，所以該過程是將重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程；而打擊木塊做功的過程，實(shí)質(zhì)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)移的過程．而木塊克服摩擦力做功的過程，又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程，即該過程長消耗了機(jī)械能，產(chǎn)生了內(nèi)能，即是將其能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程；
由于滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，故圖甲中木塊對地面的壓力是不變的，其與地面間的粗糙程度也是不變的，即其所受到的滑動(dòng)摩擦力是 一定的；同時(shí)，當(dāng)我們觀察到鋼球撞擊木塊移動(dòng)的距離S_A大于S_B時(shí)，即撞擊木塊距離越遠(yuǎn)，其對應(yīng)的鋼球?qū)δ緣K所做的功就越多，其所具有的動(dòng)能就越大．
故答案為：（1）速度； 動(dòng)能； 速度； 速度減小的快慢；（2）受重力； 增大；減小；重力勢能； 動(dòng)能； 內(nèi)能； 一定；大．

點(diǎn)評：本題中涉及到兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)方法有相似的地方：都用到了斜面；都采用了控制變量法與轉(zhuǎn)換法，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)歸納．