Question

5．小紅猜想動能的大小可能與物體質(zhì)量和運動速度有關，于是設計了如圖甲、乙所示的實驗，探究動能的大小與哪些因素有關．

（1）讓質(zhì)量相同的兩個小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示．
（2）讓不同質(zhì)量的兩個小球沿同一光滑斜面分別從B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示．
①上述甲、乙兩組實驗中：如何比較兩小球動能的大��？根據(jù)紙盒在水平面上移動的距離大小
②選用圖甲探究的是動能與速度的關系；
選用圖乙探究，得出的結論是：速度一定的物體質(zhì)量越大動能越大．．
（3）在做完探究“動能的大小與什么因素有關”的實驗后，小華提出了這樣一個問題：
“如果改變斜面的長度，仍使小球從同一高度滾下，小球的動能變不變呢？”
“當然不變了，”同桌小明立刻回答說，“因為高度并沒有變．”
“可畢竟斜面的坡度變了呀!斜面的坡度對動能有沒有影響呢？”小紅說．
“做一做實驗不就知道了嗎？”
于是他們準備利用身邊的實驗器材，通過實驗進行探究．他們還為這個探究活動設計了一個探究報告，以下就是這個探究報告的框架．在報告中有的地方?jīng)]有填寫，請你幫助他們盡可能地完善．
探究課題：同一鋼球在不同坡度的斜面上從相同高度的位置滾下，到達斜面底端的動能是否相同？
猜想：盡管斜面的坡度不同，只要鋼球從相同高度的位置開始滾下，到達斜面底端的動能是相同的．
①實驗器材和實驗裝置，如圖丙所示．

②實驗步驟：同一鋼球在三個不同坡度的斜面上從相同高度的位置滾下，觀察鋼球在水平面上運動的距離是否相等
③預測：如果實驗結論與猜想一致，則在實驗中應該看到的現(xiàn)象是：同一鋼球三次在水平面上撞擊木塊時，木塊運動的距離相等
④若水平面絕對光滑，本實驗不能（選填“能”或“不能”）達到探究目的．

Answer 1

分析 （2）小球從光滑斜面上向下運動到水平面上，有了一定的速度，就有動能，小球撞擊紙盒，可以通過紙盒在水平面上移動的距離來判斷動能的大��；
因為動能大小與質(zhì)量和速度有關，乙圖是探究動能與質(zhì)量的關系，根據(jù)控制變量法，要保證質(zhì)量不同而速度相同，讓不同質(zhì)量的兩個小球從同一高度滾下就是為了使小球滾到水平面時速度相同．由乙圖可知，小球高度相同，小球的質(zhì)量越大，到水平面速度越快，紙盒在水平面上移動的距離越遠，所以可得出結論：速度一定的物體質(zhì)量越大動能越大；
（3）研究物體動能的多少與斜面的坡度的關系，就要保證斜面的坡度不同，質(zhì)量速度相同．作對比實驗．由此入手來設計實驗步驟．
動能的多少是通過是通過木塊移動的距離的多少來體現(xiàn)的．若與坡度無關，即動能相同，所以，木塊移動的距離相同．
如果水平面絕對光滑，小球?qū)⒈３謩蛩僦本�運動，永遠運動下去．

解答 解：（2）小球因為有動能撞擊紙盒，動能越大，紙盒在水平面上移動的距離就越遠，所以判斷小球動能大小的依據(jù)是紙盒在水平面上移動的距離；
根據(jù)控制變量法，探究動能與質(zhì)量的關系，要保證質(zhì)量不同而速度相同，讓不同質(zhì)量的兩個小球從同一高度滾下就是為了使小球滾到水平面時速度相同．由乙圖可知，小球高度相同，小球的質(zhì)量越大，到水平面速度越快，紙盒在水平面上移動的距離越遠，所以可得出結論：速度一定的物體質(zhì)量越大動能越大．
（3）研究物體動能的多少與斜面的坡度的關系，就要保證斜面的坡度不同，同一個球質(zhì)量相同，同一高度，速度相同．作對比實驗．
實驗步驟：同一鋼球在三個不同坡度的斜面上從相同高度的位置滾下，觀察鋼球在水平面上運動的距離是否相等．
實驗現(xiàn)象：同一鋼球三次在水平面上撞擊木塊時，木塊運動的距離相等．
若水平面絕對光滑，根據(jù)牛頓第一定律，小球?qū)⒂肋h一直運動下去，沒有運動距離的遠近之分，就不能達到比較距離來比較動能的目的了．
故答案為：
（2）根據(jù)紙盒在水平面上移動的距離的大�。凰俣�；速度一定的物體質(zhì)量越大動能越大；
（3）同一鋼球在三個不同坡度的斜面上從相同高度的位置滾下，觀察鋼球在水平面上運動的距離是否相等；同一鋼球三次在水平面上撞擊木塊時，木塊運動的距離相等；不能．

點評 解決此類問題要會利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法，探究影響動能的大小因素，是中考探究實驗考查的重點，設計實驗時，要考慮到質(zhì)量和速度這兩個因素．