3.利用如圖所示裝置探究“物體的動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”.將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置,然后都由靜止釋放,當(dāng)小球擺動(dòng)到豎直位置時(shí),將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞,木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止.圖中的擺長L都相同,θ1<θ2,球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB(mA<mB).

(1)如圖甲、乙所示,同時(shí)釋放A、B,觀察到它們并排擺動(dòng)且始終相對靜止,同時(shí)到達(dá)豎直位置.這表明兩小球在擺動(dòng)過程中的任一時(shí)刻的速度大小與小球的質(zhì)量無關(guān).
(2)如圖甲、乙所示,觀察到B球能將木塊C撞得更遠(yuǎn),由此可得出結(jié)論:速度相同時(shí),物體質(zhì)量越大,動(dòng)能越大.
(3)圖乙中小球B到達(dá)豎直位置時(shí)的速度小于(填“大于”、“小于”或“等于”)圖丙中小球B到達(dá)豎直位置時(shí)的速度.圖乙、丙所示,圖丙中木塊C滑行得更遠(yuǎn)些,由此可得出結(jié)論:質(zhì)量相同時(shí),物體速度越大,動(dòng)能越大.
(4)有同學(xué)在探究“動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)將實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)成如圖丁所示,利用質(zhì)量不同的鐵球?qū)椈蓧嚎s相同程度靜止釋放,撞擊同一木塊.該實(shí)驗(yàn)方案是否可行?答:不可行,若他按此方案操作,他會看到的現(xiàn)象是:木塊最終移動(dòng)距離相同.

分析 (1)比較甲乙兩圖的速度和質(zhì)量的關(guān)系便可得出結(jié)論;
(2)木塊被撞出得遠(yuǎn),說明小球的動(dòng)能大,根據(jù)動(dòng)能大小和質(zhì)量大小比較,得出動(dòng)能和質(zhì)量的關(guān)系;
(3)比較乙丙兩圖速度的大小,根據(jù)小球被撞得距離比較出動(dòng)能的大小,從而得出結(jié)論;
(4)結(jié)合控制變量法的要求,看是否合理的控制了相關(guān)變量,并改變了要研究的變量,這樣才能知道是否符合實(shí)驗(yàn)要求.

解答 解:
(1)甲乙兩圖中,小球的質(zhì)量不同,由題意知,擺角相同,小球同時(shí)到達(dá)豎直位置,說明小球的速度大小與小球的質(zhì)量無關(guān);
(2)mA<mB,兩球的速度相同,B球能將木塊C撞得更遠(yuǎn),說明B球的動(dòng)能更大,因此可得速度相同時(shí),物體質(zhì)量越大,動(dòng)能越大;
(3)乙丙兩圖,小球的質(zhì)量相同,θ1<θ2,所以丙圖小球的速度更大;圖丙中木塊C滑行得更遠(yuǎn)些,說明質(zhì)量相同時(shí),物體的速度越大,動(dòng)能越大;
(4)觀察圖丁的裝置可知,若用質(zhì)量不同的鐵球?qū)⑼粡椈蓧嚎s相同程度后靜止釋放,撞擊同一木塊,撞擊的動(dòng)能由彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來,而彈簧的彈性勢能的大小與形變程度有關(guān),故彈簧勢能相同,轉(zhuǎn)化出的動(dòng)能相同,因此,木塊最終移動(dòng)的距離相同,這樣是不能完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />故答案為:(1)質(zhì)量;(2)速度相同時(shí),物體質(zhì)量越大,動(dòng)能越大;(3)小于;質(zhì)量相同時(shí),物體速度越大,動(dòng)能越大;(4)不可行;木塊最終移動(dòng)距離相同.

點(diǎn)評 此題是探究“物體的動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置與以往的課本裝置不同,采用懸掛的小球做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)更容易操作,同時(shí)考查了學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的能力.

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