Question

16．小紅猜想動(dòng)能的大小可能與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，于是設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)，探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)．

A．讓質(zhì)量相同的兩個(gè)小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動(dòng)一段距離后靜止，如圖甲所示．
B．讓不同質(zhì)量的兩個(gè)小球沿同一光滑斜面分別從B處開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動(dòng)一段距離后靜止，如圖乙所示．上述甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中：
（1）圖乙中讓不同質(zhì)量的兩個(gè)小球從同一高度滾下的目的是使兩球到達(dá)底部的速度相等．
（2）選用圖甲探究的是動(dòng)能與速度的關(guān)系，得出的結(jié)論是質(zhì)量一定，速度越大，動(dòng)能越大．
（3）物理研究方法有許多，如等效替代法、類比法、對(duì)比法、控制變量法；本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了兩種研究方法，一是控制變量法；如圖甲中就是控制了質(zhì)量這個(gè)變量．二是轉(zhuǎn)換法，就是用紙盒在水平面上移動(dòng)的距離來(lái)顯示小球動(dòng)能的大小．
（4）實(shí)驗(yàn)中若水平面絕對(duì)光滑且不考慮空氣阻力，還能得到結(jié)論嗎？說(shuō)說(shuō)你的理由．理由：因水平面光滑，紙盒一直運(yùn)動(dòng)下去，無(wú)法測(cè)出距離而比較動(dòng)能的大�。�

Answer 1

分析 （1）（2）（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程要采用控制變量法，當(dāng)研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要讓鋼球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同；當(dāng)研究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇同一鋼球，這樣可以保證小球的質(zhì)量相同．
（4）根據(jù)牛頓第一定律，若水平面絕對(duì)光滑，則木塊不受摩擦力作用，運(yùn)動(dòng)后將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)．

解答 解：（1）為了探究物體的動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)該讓不同質(zhì)量的鋼球沿斜面同一高度靜止?jié)L下撞擊水平板上的木塊，這樣它們到達(dá)斜面底端的速度相等；
（2）讓同一鋼球沿斜面的不同高度靜止?jié)L下撞擊水平板上的木塊，這是控制了質(zhì)量相同，目的是探究物體的動(dòng)能與速度的關(guān)系，能得出的結(jié)論是：當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，速度越大動(dòng)能越大；
（3）因物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度有關(guān)，所以當(dāng)研究與其中一個(gè)因素關(guān)系時(shí)，應(yīng)采取控制變量法；
實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察木塊被撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離的大小來(lái)間接判斷物體動(dòng)能的大小，這種研究問(wèn)題的方法是轉(zhuǎn)換法；
（4）若水平面絕對(duì)光滑，則木塊不受摩擦力作用，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此無(wú)法顯示被推動(dòng)的距離，不能得出結(jié)論．
故答案為：（1）使兩球到達(dá)底部的速度相等；（2）速度；質(zhì)量一定，速度越大，動(dòng)能越大；（3）質(zhì)量；紙盒在水平面上移動(dòng)的距離；（4）因水平面光滑，紙盒一直運(yùn)動(dòng)下去，無(wú)法測(cè)出距離而比較動(dòng)能的大小．

點(diǎn)評(píng) 解決此類問(wèn)題要會(huì)利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法，探究影響動(dòng)能的大小因素．