Question

图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上．图甲是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动．请回答以下问题：
（1）设计图甲实验的目的是研究钢球动能的大小与

速度

的关系；设计图乙实验的目的是研究运动的小车与所受

阻力

的关系．
（2）图甲实验是通过

木块运动距离

的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；图乙实验是通过小车在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果

不受外力作用

，将永远做匀速直线运动．
（3）请在图乙中画出小车所受到的阻力．
（4）我们知道物体的质量和它的速度都能影响物体的动能，请在下面的横线上写出怎样研究物体的动能与质量的关系？

让不同质量的钢球，从斜面的相同高度由静止滚下，然后观察木块被推开的距离

．

Answer 1

分析：（1）动能的大小与物体的质量和速度有关，探究动能与质量关系时，控制速度不变；探究动能与速度关系时，控制质量不变；
图乙中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，其目的是使小车在水平面运动的起始速度相同，控制速度相同，改变接触面的粗糙程度，观察小车运动距离的远近，反映阻力对物体运动的影响；
（2）图甲中可利用转化法研究小球的动能，即让钢球撞击木块，观察木块的滑行距离，可以判断出动能的大小．
图乙中物体如果不受外力作用，则运动的物体将一直匀速直线运动状态；
（3）小车受到的阻力与前进的方向相反，据此画出阻力的示意图；
（4）探究物体的动能与速度的关系时，需要让小球的质量相同，通过改变小球所处位置的高度改变小球的速度大小．

解答：解：
（1）图甲中让同一小球从同一个斜面上不同的高度由静止开始运动，“同一小球”控制了小球的质量不变，“不同高度”小球的高度不同，运动的速度也就不同，因此该实验探究的是小球动能与速度的关系．
图乙中小车在同一高度滑下，则到达底端的速度相同，在粗糙程度不同的平面上运动时所受的阻力不同，所以可以探究小车的运动与所受阻力的关系．
（2）图甲中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小．
由图乙可知，接触面越光滑，物体所受摩擦力越小，物体运动的越远，所以如果物体不受外力作用，则运动的物体将一直匀速直线运动状态．
（3）小车所受到的阻力，如图所示：

（4）研究物体的动能与质量的关系时，应该控制物体的速度大小相同，即让不同质量的钢球，从斜面的相同高度由静止滚下，然后观察木块被推开的距离，木块距离越远，说明钢球的动能越大，木块距离越近，说明钢球的动能越小．
故答案为：
（1）速度；阻力；
（2）木块运动距离，不受外力作用；
（3）如图所示；
（4）让不同质量的钢球，从斜面的相同高度由静止滚下，然后观察木块被推开的距离．

点评：本题中涉及到两个实验，实验器材与实验方法有相似的地方：都用到了斜面、都采用了控制变量法与转换法，学习中注意总结归纳．