Question

6．某小组同学为了探究动能大小以及动能与重力势能的转化问题，设计了一组实验，把三个质量为0.1千克、0.2千克、0.3千克的小球，分别从一光滑斜面滚下，利用DIS测得三个小球在A、B、C三点位置的速度、高度，如图所示．表一表示三个小球在A点时测得的速度和高度，表二和表三表示三个小球各自B、C两点测得的速度、高度．请通过分析表格中数据，回答下列问题．
表一（在A点）

实验 序号	质量 （千克）	速度 （米/秒）	高度 （米 ）	动能 （焦）	重力势能 （焦）
1	0.1	0	0.2	0	0.196
2	0.2	0	0.2	0	0.392
3	0.3	0	0.2	0	0.588

表二（在B点）

实验 序号	质量 （千克）	速度 （米/秒）	高度 （米 ）	动能 （焦）	重力势能 （焦）
4	0.1	1.4	0.1	0.098	0.098
5	0.2	1.4	0.1	0.196	0.196
6	0.3	1.4	0.1	0.294	0.294

表三（在C点）

实验 序号	质量 （千克）	速度 （米/秒）	高度 （米 ）	动能 （焦）	重力势能 （焦）
7	0.1	1.98	0	0.196	0
8	0.2	1.98	0	0.392	0
9	0.3	1.98	0	0.588	0

（1）比较实验序号4与7（或5与8或6与9）小球的质量、速度和动能的关系，可得到的结论是：在质量相同时，物体的速度越大，动能越大．
（2）比较实验序号4、5、6（或7、8、9）小球的质量、速度和动能的关系，可得到的结论是：当物体速度相同时，物体质量越大，动能越大．
（3）从上表中还可分析得出：物体的重力势能与质量、高度有关．
（4）请进一步综合分析三表中实验序号1、4、7或2、5、8或3、6、9的数据及相关条件，可归纳得出的结论是：同一小球从光滑斜面滚下的过程中，机械能保持不变．

Answer 1

分析 （1）分析比较实验序号4与7（或5与8或6与9），根据实验控制的变量与实验现象分析答题；
（1）要探究动能大小与物体速度的关系，需保持物体的质量相同；则需使物体的速度不同；
（3）重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；
（4）综合的比较表一、表二和表三中动能和重力势能的和，得出结论．

解答 解：
（1）比较实验序号4与7（或5与8或6与9）可知，小球的质量相同，速度不同，由表中数据可知，在质量相同时，物体的速度越大，动能越大；
（2）动能的大小与物体的速度和质量有关，在探究过程中要用控制变量法．探究动能大小与物体质量关系，应使小球速度相同而质量不同，据此可知，应选择序号为4、5、6（或7、8、9）的小球进行比较；通过表中数据可得到的结论是：当物体速度相同时，物体的质量越大，动能越大；
（3）比较实验序号1、2、3可知，在小球高度相同时，质量越大，重力势能越大；比较实验序号1、4（或2、5或3、6）可知，在小球质量相同时，高度越大，重力势能越大；所以分析得出：物体的重力势能与物体的质量、高度有关；
（4）综合分析三表中实验序号1、4、7或2、5、8或3、6、9的数据及相关条件，可归纳得出的结论是：同一小球从光滑斜面滚下的过程中，动能和重力势能的和，即机械能保持不变．
故答案为：（1）在质量相同时，物体的速度越大，动能越大；（2）4、5、6（或7、8、9）；质量越大，动能越大；（3）质量；高度；（4）机械能保持不变．

点评 此题是探究动能和重力势能大小的影响因素试验，注意控制变量法和转换法在实验中的应用；要掌握此实验的结论，在分析时，要注意表中相同的量和不同的量，得出结论时，不要漏掉控制的变量．