Question

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m_A、m_B（m_A＜m_B）．

（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)�彈簧壓縮相同程度靜止釋放，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．

Answer 1

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）m_A＜m_B，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�一彈簧壓縮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．