题目内容
在探究“动能大小与哪些因素有关”的活动中，提供以下器材：中间有沟槽的木质轨道（如图甲，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较为光滑）、大小与沟槽相当的玻璃球、铁球各一只、轻质弹簧、刻度尺各一个．（1）利用这套器材进行实验时，可以通过比较______，来比较小球动能的大小，这种方法在科学上叫做“转换法”．下面的四个研究实例中也采用这种方法的是：（ ）
A、学习电压时，我们可以通过对比水压来认识它
B、探究串联电路电阻的关系时，通过分析总电阻与各导体电阻在电路中产生的效果来认识
C、探究电功大小跟哪些因素有关时，通过小灯泡的亮度来比较电功大小
D、探究电流与电压、电阻关系时，控制电阻（电压）不变，研究电流与电压（电阻）关系
（2）为了研究动能与质量大小的关系，应让玻璃球和铁球分别从______释放．研究后得出的结论是：______．
（3）课外兴趣小组活动中，物理老师曾经告诉同学们“重力势能的大小与物体被举起的高度成正比”．善于动脑的小明利用上述器材，设计了一个研究弹簧弹性势能E与压缩量x之间关系的实验方案：（实验装置如图乙）
①用某个小球将弹簧压缩并测量出压缩量x；
②松手释放小球并在木板上记下小球上冲到达的最高位置；
③用刻度尺测量出小球上升的高度h．下表数据是小明的实验记录．由表中可知，
若压缩量x=1.00cm时，小球上升的高度h1，压缩量x=2.50cm时，小球上升的高度h2，则h1______h2（选填“＞”“＜”或“=”）．
（4）若小球到达最高点时弹簧的弹性势能全部转化为重力势能．分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x______正比（选填“成”或“不成”）．
| 实验次数 | 弹簧压缩量x（cm） | 上升的高度h（cm） |
| 1 | 1.00 | 1.50 |
| 2 | 2.00 | 5.99 |
| 3 | 3.00 | 13.50 |
| 4 | 4.00 | 23.98 |
【答案】分析：（1）小球动能的多少是通过它对弹簧做功的多少来认识的，对弹簧做功的多少又是通过弹簧被压缩距离来体现的．要知道哪种方法是否是转换法，就要分别知道它们分别是什么研究方法．
（2）物体动能的大小质量和速度两个因素有关，因此要用到控制变量法进行研究．
（3）在乙图的装置中，是将弹性势能转换为动能，然后将动能又转化为重力势能．由弹性势能的决定因素可知，弹性形变的程度决定了弹性势能的大小．进而确定重力势能的大小．而重力势能的大小又有升高的高度来体现．由此突破此题．
（4）根据表中数据分析，比较物体提升高的高度的倍数是否与弹簧压缩量的变化倍数相同即可确定是否成正比．
解答：解：（1）小球压缩弹簧，对弹簧做功，做功的多少反映了小球动能的多少，弹簧被压缩的程度越大，说明小球的动能越大．所以，可以通过弹簧被压缩的程度来反映小球动能的多少．
A、用水压来描述电压是一种转换法．
B、探究串联电路电阻的关系时，通过分析总电阻与各导体电阻在电路中产生的效果来认识
这是一种等效替代法．
C、探究电功大小跟哪些因素有关时，通过小灯泡的亮度来比较电功大小是一种转换法．
D、探究电流与电压、电阻关系时，控制电阻（电压）不变，研究电流与电压（电阻）关系是控制变量法．
故选C．
（2）要研究动能大小与质量的关系，由控制变量法的应用可知：就要控制速度不变，让质量变化．速度是通过起始点的高度来控制的．所以要控制两球从同一高度滚下．
（3）压缩量x=1.00cm时与压缩量x=2.50cm时，弹簧的弹性形变小，弹性势能就小，最终转换成的重力势能就少，所以上升的高度就低．故h1＜h2
（4）由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为2.00cm时，压缩量变为2倍．而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度是从1.50cm变成了5.99cm，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比．进一步分析，应该与压缩量x的平方成正比．
故答案为：（1）弹簧被压缩的程度；C．
（2）轨道的同一高度处；物体的速度相同时，质量越大具有的动能越大．
（3）＜．
（4）不成．
点评：如何将弹簧的压缩量与小球升高的高度联系起来是一个较为复杂的能量转换过程．
（2）物体动能的大小质量和速度两个因素有关，因此要用到控制变量法进行研究．
（3）在乙图的装置中，是将弹性势能转换为动能，然后将动能又转化为重力势能．由弹性势能的决定因素可知，弹性形变的程度决定了弹性势能的大小．进而确定重力势能的大小．而重力势能的大小又有升高的高度来体现．由此突破此题．
（4）根据表中数据分析，比较物体提升高的高度的倍数是否与弹簧压缩量的变化倍数相同即可确定是否成正比．
解答：解：（1）小球压缩弹簧，对弹簧做功，做功的多少反映了小球动能的多少，弹簧被压缩的程度越大，说明小球的动能越大．所以，可以通过弹簧被压缩的程度来反映小球动能的多少．
A、用水压来描述电压是一种转换法．
B、探究串联电路电阻的关系时，通过分析总电阻与各导体电阻在电路中产生的效果来认识
这是一种等效替代法．
C、探究电功大小跟哪些因素有关时，通过小灯泡的亮度来比较电功大小是一种转换法．
D、探究电流与电压、电阻关系时，控制电阻（电压）不变，研究电流与电压（电阻）关系是控制变量法．
故选C．
（2）要研究动能大小与质量的关系，由控制变量法的应用可知：就要控制速度不变，让质量变化．速度是通过起始点的高度来控制的．所以要控制两球从同一高度滚下．
（3）压缩量x=1.00cm时与压缩量x=2.50cm时，弹簧的弹性形变小，弹性势能就小，最终转换成的重力势能就少，所以上升的高度就低．故h1＜h2
（4）由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为2.00cm时，压缩量变为2倍．而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度是从1.50cm变成了5.99cm，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比．进一步分析，应该与压缩量x的平方成正比．
故答案为：（1）弹簧被压缩的程度；C．
（2）轨道的同一高度处；物体的速度相同时，质量越大具有的动能越大．
（3）＜．
（4）不成．
点评：如何将弹簧的压缩量与小球升高的高度联系起来是一个较为复杂的能量转换过程．
练习册系列答案
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在探究动能的大小与哪些因素有关时，让小车分别从斜面的不同高度由静止开始下滑，撞击水平面上的同一木块，看哪次木块被推得远（如图所示）．
为了探究物体的动能大小与哪些因素有关，欢欢做了如下探究实验：如图所示，让钢球从斜面上滚下，打到木块上，推动木块做功．如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中通过观察 的大小，来判断小球动能的大小,这种方法在物理学上称为 （选填“控制变量法”、“类比法”、“转换法”）。
(2) 当研究动能的大小与速度的关系时，应该选用质量 的两个小球从斜面上 高度由静止滚下（选填“相同”或“不同”）.
(3)某同学利用上述实验装置“探究动能大小与质量”的关系，它将不同质量的小球从斜面上由静止自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/Kg | 0.1 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.35 | 0.40 |
木块滑行距离s/m | 0.12 | 0.10 | 0.12 | 0.12 | 0.11 | 0.13 | 0.12 |
该同学根据以上实验数据得出物体的动能大小与质量无关，你认为实验结论与物理事实是否相符？ （选填：相符或不相符）；你认为出现此实验现象的主要原因是 。
(4)质量和速度哪一个对动能的影响较大呢？某物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示：
表一（钢球撞击时的速度为v=8cm·s-1） | 表二（钢球质量为m=100g） | |||||
序号 | 钢球质量 m/g | 木块滑行距离s/cm | 序号 | 钢球撞击速度v／cm·s-1 | 木块滑行距离S/cm | |
1 | 100 | 10 | 1 | 8 | 10 | |
2 | 200 | 20 | 2 | 16 | 40 | |
3 | 300 | 30 | 3 | 24 | 90 | |
分析这两组数据可以得物体的 对物体的动能影响较大。
在探究动能的大小与哪些因素有关时，让小车分别从斜面的不同高度由静止开始下滑，撞击水平面上的同一木块，看哪次木块被推得远（如图所示）．