Question

15．小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关．
（1）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上一段距离后静止，如图甲所示．
（2）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
上述甲、乙两组实验中：
①甲图中让不同质量的两小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的速度．
②选用图甲探究的是动能与速度的关系，得出的结论是当物体的质量相同时，速度越大动能越大．
③选用图乙探究的是动能与质量的关系，得出的结论是当物体的运动速度相同时，质量越大动能越大．
④物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，乙是控制变量法；二是转换法，就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小．

Answer 1

分析 影响动能大小的因素有质量和速度，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；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一小球，这样可以保证小球的质量相同．

解答 解：（1）乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下，这样它们到达斜面底端的运动速度相等；
（2）选用图甲，让质量相同的小球沿斜面的不同高度由静止滚下，撞击水平板上的木块，这是控制了质量相同，目的是探究物体的动能与运动速度的关系，能得出的结论是：当物体的质量相同时，速度越大动能越大；
（3）选用图乙，让质量不同的小球，由斜面的同一高度滚下，撞击水平板上的木块，这是控制了小球的运动速度相同，目的是探究物体的动能与质量的关系，能得出的结论是：当物体的运动速度相同时，质量越大动能越大；
（4）因物体的动能与质量和速度有关，所以当研究与其中一个因素关系时，应采取控制变量法；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，这种研究问题的方法是转换法．
故答案为：①速度；  
②速度；当物体的质量相同时，速度越大动能越大；
③质量；当物体的运动速度相同时，质量越大动能越大；
④控制变量．

点评 解决此类问题要会利用控制变量法和转换法，探究影响动能的大小因素，是中考探究实验考查的重点．