题目内容

2.利用如图所示装置进行“探究动能大小的影响因素”实验.用细绳将小球悬挂起来.拉起小球,当细绳与竖直方向成θ角后松手,小球撞击水平木板上的木块,记下木块移动的距离s.改变θ角的大小和小球质量,重复实验.记录如表:
实验次序细绳与竖直方向夹角θ/°小球质量m/g木块移动的距离s/m
1302010
2452022
3602037
4603055
5604074
(1)小球从A点运动到B点的能量转化过程是重力势能转化为动能.物体的动能大小是通过观察木块移动的距离判断的.
(2)1、2、3次实验的研究问题是:探究物体的动能大小与速度的关系.
(3)由3、4、5次实验数据可得出的结论是物体的速度相同时,质量越大,动能越大.
(4)利用上述实验,同时还可能探究的问题是重力势能与高度的关系.

分析 (1)动能大小的影响因素:质量、速度.质量越大,速度越大,动能越大.重力势能大小的影响因素:质量、被举得高度.质量越大,高度越高,重力势能越大;
(2)当要研究的物理量不易直接测量时,都要想办法把它们的大小间接表示出来.这种研究物理问题的方法叫转换法.小球动能的大小不能直接用眼睛观察,而是通过观察小球推动木块所做的功的大小来反映,小球推动木块越远,做功越多;
(3)动能的决定因素有两个:质量和速度,对于这类多因素问题应结合控制变量法进行分析;
(4)通过改变小球下落的高度,可以改变小球的重力势能,通过小球做功的多少来反映重力势能的大小,从而得出结论.

解答 解:
(1)由图可知,小球从A点运动到B点的过程中,高度减小重力势能减小,速度变快,动能增加,重力势能转化为动能.
小球动能大小不能直接测量,而是通过小球推动木块在水平面上移动的距离来反映.采用了转换法.
(2)分析1、2、3次实验可知:同一个小球,细绳与竖直方向夹角越大,小球的高度越大,落回水平面时的速度越大,木块被推动的距离越大,探究的是物体的动能大小与速度的关系.
(3)分析3、4、5次次实验可知:细绳与竖直方向夹角相同,小球的高度相同,落回水平面时的速度相同,质量大的小球把木块被推动的距离越大,说明物体的速度相同时,质量越大,动能越大.
(4)细绳与竖直方向成的θ角不同,则下落的高度不同,通过对木块做功的多少,可以判断小球重力势能的大小,所以该实验可以探究重力势能与高度的关系.
故答案为:(1)重力势能转化为动能;木块移动的距离;(2)速度;(3)物体的速度相同时,质量越大,动能越大;(4)重力势能与高度的关系.

点评 此类实验题目是考查对控制变量法和转换法的掌握情况,及如何正确的对实验现象进行分析,归纳出正确的结论.同时考查了能量间的转化.

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