Question

15．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．

（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此，你能得出的结论是当速度一定时，质量越大，动能越大；写出得出结论的思路：小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动得越远．
（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此，你能得出与重力势能相关的结论是当质量一定时，高度越高，重力势能越大；
（3）实验时，做对比的两组实验中木块摆放在水平面上的位置是否要一定相同？是．你的理由是小球在水平面上运动时会克服阻力做功损失动能．
（4）实验后，同学们联想到在许多交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如表：

实验序号	小球的质量m/g	小球自由滚下的高度h/cm	木块被撞后运动的距离s/m
1	30	10	4
2	30	20	16
3	60	10	8

（a）为了探究“超载”安全隐患，应选择1、3两个序号的实验进行比较．
（b）为了探究“超速”安全隐患，应选择1、2两个序号的实验进行比较．
分析表格中对应的实验数据可知：速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．

Answer 1

分析 （1）掌握转换法的思想：通过木块被推动的距离来判断物体动能的大小；根据两次木块被推动的距离及条件的变化，可得，物体的速度相同，质量越大，动能越大；
（2）图乙两小球的质量相等，滚下的高度不同，探究的是动能与速度的关系；
图乙中两小球的质量相同，滚下的高度越大，到达水平面的速度越大，将木块推得越远，得出的结论是：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大；
（3）小球在水平面上运动时克服摩擦做功，动能转化为内能；
（4）a、研究超载危害，应控制速度相等，即小球下滑的高度相同而质量不同，分析表中实验数据，然后答题；
b、应用控制变量法，分析表中实验数据，然后答题．
（4）动能大小的影响因素：质量和速度．质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大．对照图示，结合控制变量法可得出结论；

解答 解：（1）图甲，两小球滚下高度相同，速度相同，两小球的质量不同，探究的是动能与质量的关系；小球的动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越远，所以得出的结论是，速度相同时，物体的质量越大，动能越大；
（2）由图乙知，实验中通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小；
两次使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滑下，控制小球的速度相同，质量不同，且质量越大将木块推动得越远，可得物体的速度一定时，质量越大，动能越大；
（3）小球在水平面上运动时克服摩擦阻力做功，动能转化为内能；小球运动的距离越远，做功越多，减少的动能也就越多，所以做对比的两组实验中木块摆放在水平面上的位置要一定相同；
（4）①超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大．选择到达水平面的速度相等，质量不同的小球进行实验，即1、3两球符合题意；
②超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大．选择质量相等到达水平面速度不同的小球，即1、2两球符合题意．
由表中实验数据可知，在同等条件下速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．
故答案为：（1）当速度一定时，质量越大，动能越大；小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动得越远；
（2）当质量一定时，高度越高，重力势能越大；
（3）是；小球在水平面上运动时会克服阻力做功损失动能；
（4）1、3；1、2；速度．

点评 本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法．从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键．