Question

11．如圖是“研究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置．
（1）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察木塊被推動(dòng)距離的大小，來(lái)判斷小球動(dòng)能的大�。�
（2）實(shí)驗(yàn)中為了研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系．需要控制小球撞擊時(shí)的速度不變，具體的控制方法是讓小球從斜面的同一高度滾下．
（3）質(zhì)量和速度誰(shuí)對(duì)動(dòng)能的影響較大呢？某物理興趣小組借助速度傳感器和其他儀器得出了兩組數(shù)據(jù)，如表一和表二所示：

表一（小球撞擊時(shí)的速度為v=8cm/s）			表二（鋼球質(zhì)量為m：100g）
序號(hào)	小球質(zhì)量m/g	木塊滑行距離s/cm	序號(hào)	小球撞擊速度v/cm•s-1	木塊滑行距離s/cm
1	100	10	1	8	10
2	200	20	2	16	40
3	300	30	3	24	90

分析這兩組數(shù)據(jù)可以得速度對(duì)物體的動(dòng)能影響較大，依據(jù)是質(zhì)量增加一倍，動(dòng)能增加為原來(lái)的兩倍，速度增加一倍，動(dòng)能增加為原來(lái)的四倍（或質(zhì)量和速度增加相同的倍數(shù)，速度對(duì)動(dòng)能大小的變化影響較大）．
（4）質(zhì)量是100g的小球在水平面上運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中，三次克服阻力做的功是否相等？答：不相等．

Answer 1

分析 （1）轉(zhuǎn)換法是物理研究中常用的方法之一，是將不易觀察或測(cè)量的量通轉(zhuǎn)換為容易觀察或測(cè)量的量來(lái)進(jìn)行研究的方法，這里就是通過(guò)觀察木塊被推動(dòng)距離的大小來(lái)判斷物體動(dòng)能的大小；
（2）讓小球從同一高度滾下，目的是讓小球開(kāi)始撞擊木塊時(shí)的速度相同；
（3）采用控制變量法，對(duì)表格進(jìn)行數(shù)據(jù)分析影響動(dòng)能大小的因素：質(zhì)量、速度對(duì)動(dòng)能的關(guān)系．
（4）小球到達(dá)水平面時(shí)的初速度不同，所以動(dòng)能不同，最終都減小為零，據(jù)此判斷克服阻力做功的情況．

解答 解：（1）物理學(xué)中，能夠做功的多少表示具有能量的大小，實(shí)驗(yàn)中小球能夠做功是體現(xiàn)在撞擊小木塊后推動(dòng)小木塊移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，表示小球能夠做的功越多，小球具有的動(dòng)能就越大，所以通過(guò)觀察小木塊被推動(dòng)的距離的大小，來(lái)判斷小球動(dòng)能的大�。�
（2）讓小球從同一高度滾下是為了使小球到達(dá)水平面時(shí)的速度相同；
（3）分析這兩組數(shù)據(jù)可以得在速度相同，質(zhì)量增加一倍時(shí)，動(dòng)能增加為原來(lái)的兩倍；在質(zhì)量相同時(shí)，速度增加一倍，動(dòng)能增加為原來(lái)的四倍（或質(zhì)量和速度增加相同的倍數(shù)，速度對(duì)動(dòng)能大小的變化影響較大）；所以對(duì)物體的動(dòng)能影響較大的因素是速度．
（4）小球到達(dá)水平面時(shí)的初速度依次變大，所以動(dòng)能依次變大，克服阻力做功，使小球最終的動(dòng)能變?yōu)榱�，因此，其能量變化的總量依次變大，即克服阻力做的功依次變大�?br />故答案為：
（1）木塊被推動(dòng)距離；
（2）讓小球從斜面的同一高度滾下；
（3）速度；質(zhì)量增加一倍，動(dòng)能增加為原來(lái)的兩倍，速度增加一倍，動(dòng)能增加為原來(lái)的四倍（或質(zhì)量和速度增加相同的倍數(shù)，速度對(duì)動(dòng)能大小的變化影響較大）；
（4）不相等．

點(diǎn)評(píng) 在該題的實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)考查了我們對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)方法的理解和運(yùn)用，一是轉(zhuǎn)換法，二是控制變量法，都是物理研究中常用的方法，值得我們研究和掌握；在解決最后一問(wèn)時(shí)，一定要注意小球動(dòng)能的變化情況．