Question

14．小明同學(xué)在探究“物體動(dòng)能大小與那些因素有關(guān)的”實(shí)驗(yàn)中，他猜想“物體動(dòng)能大小可能與物體速度大小有關(guān)”，所用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．A為小球，B為木塊．
（1）前兩次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．在第3次實(shí)驗(yàn)中，木塊移動(dòng)的距離如圖2所示，a為木塊左側(cè)面的初位置，b為木塊左側(cè)面的末位置．將表中的空格填寫完整．

次數(shù)	小球的質(zhì)量m	小球下落的高度h	小球到達(dá)底端的速度υ	木塊移動(dòng)的距離s/cm	小球的動(dòng)能Ek
l	大	h0	υ0	60.8	大
2	中	h0	υ0	48.2	中
3	小	h0	υ0	24.5	小

（2）該實(shí)驗(yàn)物體的動(dòng)能是指物體A（A/B）的動(dòng)能．
（3）該實(shí)驗(yàn)物體動(dòng)能的大小是通過B被撞的距離大小來反映的．該實(shí)驗(yàn)物體的速度是指物體A從斜面上靜止?jié)L下與物體B碰撞時(shí)碰前A（碰前A/碰后A/碰前B/碰后B）的速度，它是通過改變高度（高度/質(zhì)量）來改變的．
（4）該實(shí)驗(yàn)的探究結(jié)論是小球速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大．
（5）如果第1次實(shí)驗(yàn)中，木塊運(yùn)動(dòng)到了長(zhǎng)木板的末端之外．在不更換實(shí)驗(yàn)器材的條件下，解決的辦法是：降低小球開始下落時(shí)的高度．
（6）如果用圓柱體代替小球做該實(shí)驗(yàn)，其好處之一是有利于使木塊沿著與木板平行的方向運(yùn)動(dòng)．
（7）小明同學(xué)想在圖1基礎(chǔ)上繼續(xù)探究物體動(dòng)能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，寫出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟及論證方法：實(shí)驗(yàn)步驟：讓不同質(zhì)量的小球從斜面的同一高度滾下，觀察木塊被推動(dòng)距離的大�。�
論證方法：如果兩次實(shí)驗(yàn)中木塊被推動(dòng)距離相同，說明動(dòng)能和物體的質(zhì)量無關(guān)；如果兩次實(shí)驗(yàn)中木塊被推動(dòng)距離不同，說明動(dòng)能和物體的質(zhì)量有關(guān)．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖2讀出距離，得出動(dòng)能的大�。�
（2）動(dòng)能的決定因素有兩個(gè)：質(zhì)量和速度，要利用控制變量法去研究．研究與速度關(guān)系時(shí)要保證質(zhì)量相同，速度不同．研究與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，要保證速度相同，質(zhì)量不同．
（3）小球速度的大小是通過改變小球在斜面上的高度實(shí)現(xiàn)的，小球動(dòng)能的大小是通過物體B被推動(dòng)移動(dòng)的距離體現(xiàn)的．從刻度尺上可以讀出木塊移動(dòng)的距離；根據(jù)木塊移動(dòng)的距離，來判斷小球動(dòng)能的大小，木塊移動(dòng)的越遠(yuǎn)，動(dòng)能越大．
（4）從圖中數(shù)據(jù)可以看出，小球速度大小不變，根據(jù)木塊移動(dòng)的距離來判斷小球的質(zhì)量與動(dòng)能的關(guān)系；
（5）木塊移動(dòng)的越遠(yuǎn)，說明重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的動(dòng)能就越大，可以從減小小球的重力勢(shì)能方面考慮；
（6）用圓柱體代替小球做該實(shí)驗(yàn)的好處，可以從木塊的運(yùn)動(dòng)方向來解釋．
（7）探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系，需保持深度相同，質(zhì)量不同．

解答 解：（1）由圖知，刻度尺的分度值為1cm，示數(shù)為24.5cm；
推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離最小，動(dòng)能最�。�
（2）該實(shí)驗(yàn)研究的主體是小球A，研究的是小球A動(dòng)能的大小與速度和質(zhì)量的關(guān)系；
（3）該實(shí)驗(yàn)中小球動(dòng)能的大小是通過B被撞距離的遠(yuǎn)近體現(xiàn)的，B被撞的越遠(yuǎn)，說明小球的動(dòng)能越大，被撞的越近，說明小球的動(dòng)能越小，這里采用了轉(zhuǎn)換法的思想；
該實(shí)驗(yàn)物體的速度是指物體A從斜面上靜止?jié)L下與物體B碰撞時(shí)碰撞前A的速度，這個(gè)速度的大小是通過控制小球A在斜面上的高度改變的；
（4）從圖中所給數(shù)據(jù)，可以知道：小球速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大
（5）木塊運(yùn)動(dòng)到了長(zhǎng)木板的末端之外，可以減小木塊的動(dòng)能，也就是減小小球的重力勢(shì)能，即降低小球開始下落時(shí)的高度；
（6）用圓柱體代替小球做該實(shí)驗(yàn)，其好處之一是：有利于使木塊沿著與木板平行的方向運(yùn)動(dòng)．
（7）要得出木塊動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，需使小球的質(zhì)量不同，深度相同，即從同一高度由靜止?jié)L下．
故答案為：（1）24.5；�。�
（2）A；
（3）B被撞的距離大��； 碰前A；高度；
（4）小球速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；
（5）降低小球開始下落時(shí)的高度；
（6）有利于使木塊沿著與木板平行的方向運(yùn)動(dòng)；
（7）實(shí)驗(yàn)步驟：讓不同質(zhì)量的小球從斜面的同一高度滾下，觀察木塊被推動(dòng)距離的大�。�
     論證方法：如果兩次實(shí)驗(yàn)中木塊被推動(dòng)距離相同，說明動(dòng)能和物體的質(zhì)量無關(guān)；如果兩次實(shí)驗(yàn)中木塊被推動(dòng)距離不同，說明動(dòng)能和物體的質(zhì)量有關(guān)．

點(diǎn)評(píng) 兩種物理學(xué)方法的使用：
①由木塊在水平面上移動(dòng)的距離遠(yuǎn)近來體現(xiàn)球的動(dòng)能多少，是一種轉(zhuǎn)換法；
②動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)時(shí)用控制變量法分別探究．
本題考查物體動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，主要是考查學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論的能力，有一定的難度，解題時(shí)一定要認(rèn)真．