Question

11．初三6班的物理兴趣小组在探究影响动能、势能的因素时，做了如下实验：

A组同学利用如图1装置进行“探究动能大小的影响因素”实验，用两根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．改变角度θ的大小，重复实验．
（1）利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是便于控制小球的撞击方向（或便于撞准木块等）．
（2）本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系．
（3）利用上述实验，同时还可以探究的问题是物体重力势能大小与高度有什么关系？或重力势能大小与高度的关系．
B组同学探究弹性势能的大小与哪些因素有关．利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图2所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（4）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度，来判断弹性势能的大小．
（5）比较图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大．
（6）若物块冲上斜面的最大高度h_a=h_c＜h_b，弹性形变的大小l_a＜l_b=l_c，则物块达到最高处所具有的重力势能E_a、E_b、E_c的大小关系是Ea＜Eb=Ec．

Answer 1

分析 （1）根据三角形的稳定性进行分析；
（2）分析实验中不变的量和改变的量，得出探究的因素；
（3）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．
（4）在弹簧恢复原长的过程中，弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，弹簧的弹性势能越大，滑块获得的动能就越大，滑块冲上斜面的高度就越高，可通过比较同一滑块冲上斜面的高度来判断弹簧弹性势能的大小；
（5）分析（a）与（b）两个实验中弹簧形变的大小与物块冲上斜面高度间的关系得出结论；
（6）在该实验中弹簧的弹性势能先转化为物块的动能，然后物块的动能由转化为滑块的重力势能，弹簧的形变量越大，物块获得的动能越大，最终物块的重力势能越大，比较弹簧形变的大小即可比较出物块重力势能的大小．

解答 解：（1）若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，便于碰准木块；
（2）实验中小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系；
（3）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．
（4）①实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
（5）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量l_a＜l_b，物块冲上斜面的高度h_a＜h_b，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
（6）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为l_a＜l_b=l_c，因此E_a＜E_b=E_c；
故答案为：（1）便于控制小球的撞击方向（或便于撞准木块等）；
（2）速度；
（3）物体重力势能大小与高度有什么关系？或重力势能大小与高度的关系；
（4）冲上斜面的高度；
（5）越大；
（6）Ea＜Eb=Ec．

点评 此题是探究动能大小的影响因素实验，注意控制变量法的应用，在分析时，要分析控制的量和改变的量，同时也考查了学生对各实验的掌握．