题目内容

13.小明猜想:动能的大小可能与物体的质量和速度有关.因此,他设计了如下两种实验方案:
A.让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图甲所示);
B.让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图乙所示).

(1)A方案是为了探究小车(选填“小车”、“木块”)的动能大小与速度关系.实验中若木块被撞后移动的距离越远,说明小车对木块做的功越多.
(2)小明想用B方案探究动能大小与质量的关系,小华则认为该方案不合理,理由是没有控制速度相同.
(3)小明又把小车放在同一斜面的同一高度,然后让小车由静止下滑至毛巾和玻璃水平面,最终静止,如丙图所示.那么小车在水平面上克服摩擦力做功情况(上方小车克服摩擦力做功W1,下方小车克服摩擦力做功W2)为W1等于(选填“大于”、“等于”、“小于”)W2.

分析 (1)同一小车保证了质量相同,从斜面的不同高度滑下,到达水平面时的速度不同,木块被撞后移动的距离越远,推力做功越多,就可以说明木块的动能越大,从而得出质量相同时,速度越大的物体动能越大;
(2)该实验利用了控制变量法,如果探究动能大小与质量的关系,必须保证运动速度相同,应该使小车从斜面的相同高度滑下;
(3)实验中让小车从斜面的同一高度由静止滑下,这样滑到底端时的动能相同,最后木块停下来,则说明动能都克服摩擦力做功了,从而得出做功的大小关系.

解答 解(1)让小车从斜面的不同高度滑下,控制了小车的质量,改变了小车到达水平面时的速度,所以A方案可以探究动能大小与速度的关系,木块被撞后移动的距离越远,推力做功越多,就可以说明木块的动能越大,从而得出质量相同时,速度越大的物体动能越大;
(2)要探究动能大小与质量的关系,应该控制小车的速度相同,让小车从斜面的同一高度滑下,应控制速度相同.
(3)小车放在同一斜面的同一高度,然后让小车由静止下滑至不同水平面,最终静止,两种情况下小车的动能相同,所以克服摩擦力做的功也相同.
故答案是:(1)小车;速度;多;(2)没有控制速度相同;(3)等于.

点评 该实验采用的物理研究方法有转换法和控制变量法,尤其是控制变量法,因为影响动能大小的因素有质量和速度,所以在探究一个因素时,必须保证另一个影响因素不变.此题容易出错的地方在(3),虽然小车在水平滑动的距离不同,但摩擦力也不同,所以应通过比较小车动能的大小来比较做功的多少.

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