Question

16．小红猜想动能的大小可能与物体的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．

A．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，如图甲所示．
B．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，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．上述甲、乙两组实验中：
（1）图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达底部的速度相等．
（2）选用图甲探究的是动能与速度的关系，得出的结论是质量一定，速度越大，动能越大．
（3）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，一是控制变量法；如图甲中就是控制了质量这个变量．二是转换法，就是用纸盒在水平面上移动的距离来显示小球动能的大小．
（4）实验中若水平面绝对光滑且不考虑空气阻力，还能得到结论吗？说说你的理由．理由：因水平面光滑，纸盒一直运动下去，无法测出距离而比较动能的大小．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）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，应选择同一钢球，这样可以保证小球的质量相同．
（4）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动．

解答 解：（1）为了探究物体的动能与质量的关系，应该让不同质量的钢球沿斜面同一高度静止滚下撞击水平板上的木块，这样它们到达斜面底端的速度相等；
（2）让同一钢球沿斜面的不同高度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速度的关系，能得出的结论是：当质量一定时，速度越大动能越大；
（3）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；
（4）若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，将做匀速直线运动，因此无法显示被推动的距离，不能得出结论．
故答案为：（1）使两球到达底部的速度相等；（2）速度；质量一定，速度越大，动能越大；（3）质量；纸盒在水平面上移动的距离；（4）因水平面光滑，纸盒一直运动下去，无法测出距离而比较动能的大小．

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．