Question

12．如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离，放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大．现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远．回答以下问题：

（1）设计本实验的目的是研究：动能跟质量因素的关系；
（2）让不同质量的钢球从同一高度滚下是为了使小球到达水平面有相等的初速度，这种探究方法是控制变量法，通过木块被撞的距离，来判断钢球的动能的大小，这种探究方法是转换法；
（3）此实验得出的结论是速度一定时，质量越大，动能越大；
（4）下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据：

物体	质量m/kg	速度v（m•s-1）	动能E（J）
牛	约600	约0.5	约75
中学生	约50	约6	约900

分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是速度，你这样判断的依据是：人的质量约是牛的质量的$\frac{1}{12}$，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对动能的影响较大．（5）上述结论在高速公路中的应用有：限速警示标志．请你推测“限速警示标志”上，大型车比小型车限速要慢（选填“快”、“慢”）些．

Answer 1

分析 （1）动能的决定因素有两个：质量和速度，要利用控制变量法去研究；
（2）实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让钢球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；
钢球把木块推出的距离长，说明钢球的动能大，这是一种转换的方法；
（3）在实验中，控制了质量相同，速度不同，研究动能与速度关系；总结结论要从这儿入手；
（4）根据表中数据分析对物体动能大小影响较大的因素；
（5）分析表中数据即可得出结论：速度对动能的影响较大．

解答 解：
（1）由于用的是质量不同的球，起始点的高度相同，说明它们的速度相同，由控制变量法的思路可知，研究的是动能大小与质量的关系；
（2）小球到达斜面的低端时的速度是由起始点的高度决定的，让不同的钢球从同一高度滚下是为了控制小球到达斜面的低端时的速度相同，此实验运用了控制变量法；
实验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，运用了转换法；
（3）由图知，两个小球从同一高度滚下，速度相同，质量大的将木块推得较远，动能较大，此实验得出的结论是：当速度一定时，物体的质量越大，动能越大；
（4）对物体动能大小影响较大的因素是速度；
因为人的质量约是牛的质量的$\frac{1}{12}$，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对动能的影响较大；
（5）根据（4）中结论可知，速度对动能的影响比较大；由于大客车的质量大，要减小其动能，其最大速度应更小一些，所以高速公路上大客车的限速比小轿车慢．
故答案为：（1）质量；
（2）使小球到达水平面有相等的初速度；控制变量法；转换法；
（3）速度一定时，质量越大，动能越大；
（4）速度；人的质量约是牛的质量的$\frac{1}{12}$，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对动能的影响较大；
（5）慢．

点评 明确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．