Question

15．為了探究物體動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)研究的問題是動(dòng)能與速度的關(guān)系；
（2）甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)中木塊最初獲得動(dòng)能最大的是丙；
（3）某同學(xué)改用如圖丁所示裝置探究小球的動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，為了讓小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度相同，用質(zhì)量不同的小球．每次將彈簧壓縮到A位置，然后靜止釋放，該方案是否可行？為什么？不可行，因?yàn)閮蓚�(gè)質(zhì)量不同的小球動(dòng)能相同，速度會(huì)不同．

Answer 1

分析 （1）動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)，若要探究動(dòng)能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，需控制小球的速度相同，質(zhì)量不同；若要探究動(dòng)能的大小與速度的關(guān)系，需控制小球的質(zhì)量相同，速度不同；
（2）比較甲、乙和丙圖中小球的質(zhì)量和高度關(guān)系，判斷動(dòng)能的大小；
（3）根據(jù)機(jī)械能守恒及動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化來分析此題；影響動(dòng)能大小的因素是質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，其動(dòng)能也就越大．

解答 解；（1）比較甲、乙兩圖可知，小球的質(zhì)量相同，釋放時(shí)的位置高度不同，甲圖中小球釋放時(shí)的位置高，到達(dá)水平面時(shí)的初速度大，木塊被推動(dòng)的距離大，說明甲球的動(dòng)能大；故實(shí)驗(yàn)研究的問題是動(dòng)能與速度的關(guān)系；
（2）比較甲圖和丙圖可知，高度相同，丙圖中小球的質(zhì)量大，所以到達(dá)水平面時(shí)丙實(shí)驗(yàn)中小球的動(dòng)能大，又由（1）分析可知，甲實(shí)驗(yàn)中比乙實(shí)驗(yàn)中小球的動(dòng)能大，故甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)中木塊最初獲得動(dòng)能最大的是丙；
（3）兩球壓縮彈簧到同樣的形變程度后，彈簧具有的彈性勢能相同，則轉(zhuǎn)化成的動(dòng)能也相同，所以兩個(gè)質(zhì)量不同的小球動(dòng)能相同，速度會(huì)不同，因此該方案不合理．
故答案為：（1）動(dòng)能與速度的關(guān)系；（2）丙；（3）不可行，因?yàn)閮蓚�(gè)質(zhì)量不同的小球動(dòng)能相同，速度會(huì)不同．

點(diǎn)評(píng) 動(dòng)能的決定因素有兩個(gè)：質(zhì)量和速度．要研究物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度的關(guān)系時(shí)，要從控制變量法的思路入手分析．注意解本題時(shí)，要把握?qǐng)D中的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)．