Question

17．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小王同学结合课本上“探究影响动能大小因素”的实验设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高度分别为h_A、h_B、h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止．请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答以下问题：
（1）本实验是通过观察小木块被推动的距离来判断动能大小的．在图甲和图丙实验中，让A球、C球从同一斜面同一高度处由静止释放的目的是保证小球滑到相同的水平面的速度相同．
（2）若水平面光滑，木块被撞后将沿水平方向做匀速直线运动，该实验将不能（选填“能”或“不能”）达到实验目的．
（3）用来研究超载安全隐患时，我们应选择甲丙两个图所示实验进行比较．你能得出的结论是：速度一定时，质量越大动能越大．
（4）用来研究超速安全隐患时，我们应选择甲乙两个图所示实验进行比较．

Answer 1

分析 （1）实验中利用了转换法来进行探究活动，小球能够做功是观察小球推动小木块运动距离的远近来体现小球具有动能的大小；
（2）物体动能的多少是通过它能够对外做功的多少来确定的．让同一钢球从不同的高处滚下，控制了质量相同，速度不同．通过观察木块移动距离的长短来比较钢球动能的大小与速度的关系．因此能否比较木块在水平面光滑移动的距离的长度是能否得出结论的关键．
（3）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．
（4）物体下落时重力势能转化为动能．重力势能跟质量和高度有关，动能跟质量和速度有关，同一个物体，下落到地面的速度取决于物体的高度．高度相同到达水平面的速度相同，越高到达水平面的速度越大．

解答 解：（1）物理学中，能够做功的多少表示具有能量的大小，实验中小球能够做功是体现在推动小木块运动，推动的距离越远，表示小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以通过观察小木块被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小；这种实验方法叫转换法；在图甲和图丙实验中，让A球、C球从同一斜面同一高度处由静止释放的目的是保证小球滑到相同的水平面的速度相同；
（2）若木块在光滑的水平面上，无论钢球给木块一个多大的初速度，木块将永远运动下去．所以，木块通过的距离无法确定．从而，钢球对木块做功的多少无法确定，即钢球动能的大小就无法比较．
（3）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AC小球即甲丙两图进行实验．
（4）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AB小球即甲乙两图．
故答案为：（1）小木块被推动的距离；保证小球滑到相同的水平面的速度相同；（2）匀速直线；不能；（3）甲丙；速度一定时，质量越大动能越大；（4）甲乙．

点评 （1）用控制变量法研究动能大小的影响因素，用转换法表示动能的大小；
（2）采用控制变量法研究实验时，一定注意相同因素和不同因素．