题目内容

11.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.
(2)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乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时,具有相同的速度.
②选用图甲探究的是动能与速度的关系,理由是:两球质量相等;得出的结论是:质量一定的物体速度越大动能越大.
③选用图乙探究的是动能与质量的关系,得出的结论是:速度相同时,质量大的物体动能大.
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,用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小是运用了转换法.

分析 ①动能大小与质量和速度有关,乙图是探究动能与质量的关系,根据控制变量法,要使小球质量不同而使速度相同,由此分析让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的;
②甲图中小球质量相同,小球从不同高度滚下,当小球滚到水平面时速度是不同的,由此可知探究目的,并分析得出实验的结论;
③乙图两球高度相同,滑下后速度相同,质量不同由此可知探究目的,并根据图示总结结论;
④用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小,这种研究方法叫转换法.

解答 解:
①根据控制变量法,探究动能与质量的关系,要保证速度相同,改变小球质量,所以让不同质量的两个小球从同一高度滚下就是为了使小球滚到水平面时速度相同.
②由甲图可知,小球质量相同,小球的高度越高,到水平面速度越快,纸盒在水平面上移动的距离越远,所以可得出结论:质量一定的物体速度越大动能越大.
③由乙图可知,两球高度相同,滑下后速度相同,质量不同,所以是探究动能与质量关系的,由图质量大的将纸盒推的远,动能大.即得出结论为:速度相同时,质量大的物体动能大.
④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;质量;质量一定的物体速度越大动能越大;③质量;速度相同时,质量大的物体动能大;④转换.

点评 本题是一道探究题,探究动能大小与什么因素有关,要会利用控制变量法和转换法,并据此根据控制变量法的思路可找到答案.在得出结论时,要注意条件.

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