Question

30、在探究“动能大小与哪些因索有关”的活动中，提供以下器材：中间有沟槽的木质轨道（如图所示，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较光滑）、大小与沟槽相当的玻璃球和铁球各一只、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

轻质弹簧被压缩后形变

的大小来比较小球动能的大小．
（2）为了研究动能与质量大小的关系．请你写出简要的操作步骤：

分别让玻璃球和铁球从沟槽的同一高度滑下，当球的速度相同时，质量越大，球的动能越大

．
（3）在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弹与压缩量x之间关系的实验方案：用某个小球将弹簧压缩并测量出压缩量x；松手释放小球并在木板上记下小球上冲到达的最高位置；用刻度尺测量出小球上升的高度h．表数据是小明的实验记录．

实验次数	弹簧压缩量x（cm）	上升高度h（cm）
1	1.00	1.50
2	2.00	5.99
3	3.00	13.50
4	4.00	23.89

由表中可知，若压缩量x=1.00cm时，小球上升的高度为h₁，压缩量x=2.50cm时，小球上升的高度为h₂，则h₁

＜

h₂ ;（填：“＞”、“＜”或“=”）．
（4）若小球到达最高点时弹性势能全部转化为重力势能．分析数据后发现弹簧弹性势能E_弹与压缩量x

不成

正比（成/不成）．

Answer 1

分析：物体动能和两个因素有关，一是物体质量，二是物体运动速度．
弹性势能和弹性形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大．
重力势能和两个因素有关，一是物体重力，二是物体上升高度．
探究过程应按照控制变量法进行．

解答：解：（1）通过小球下滑后，对弹簧压缩的程度来反映动能的大小．动能越大，弹簧压缩后的形变程度就越大．
（2）需要按照控制变量法，保证物体运动速度相同．
具体做法：分别让玻璃球和铁球从沟槽的同一高度滑下，当球的速度相同时，质量越大，球的动能越大．
（3）当弹簧压缩程度越大时，弹簧弹性形变程度越大，弹性势能越大，转化为的动能越大．
当物体向上滑动时，转化为的重力势能也就越大．
所以h₁＜h₂．
（4）根据表格数据，发现当弹簧压缩量增大4倍后，物体上升高度增大的倍数不是4倍，所以弹簧弹性势能E_弹与压缩量x不成正比．
故答案为：
（1）轻质弹簧被压缩后形变．
（2）分别让玻璃球和铁球从沟槽的同一高度滑下，当球的速度相同时，质量越大，球的动能越大．
（3）＜．
（4）不成．

点评：本题考察学生对动能、势能的影响因素及其转化的掌握情况；在研究多变量的关系时，一定要运用控制变量法．