Question

14．小明想利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置和器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究“影响重力势能大小的因素”．请你帮助完成如下实验方案：
（1）实验中小球重力势能的大小可通过观察木块被推出的距离的大小来判断．

（2）实验中小明进行了如图中4步操作，由①③或②④（填序号）图可探究重力势能的大小与物质的高度有关．
（3）通过比较分析可以得出的结论是重力势能的大小与物体的质量和高度有关．
（4）实验时若木块与水平面间无摩擦则不能得出结论，原因是小球和木块将做匀速直线运动，不能达到探究的目的．

Answer 1

分析 （1）若一个物体能够对外做功，我们就说该物体具有能量，在实验中我们一般将物体具有能量的多少转化为其能对外做功的多少，故此实验把物体具有重力势能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明小球的重力势能越大．
（2）掌握控制变量法在此实验中的应用，重力势能与物体的质量和被举高度有关，在探究重力势能与其中一个量的关系时，另一个量保持不变，改变要探究的量．
（4）如果水平面绝对光滑，钢球和木块将保持匀速直线运动，永远运动下去．

解答 解：
（1）在该实验中我们用到了转换的方法，即将小球重力势能的大小转化为其对木块做功的多少来比较，即小球推动木块越远，其对木块所做的功就越多，即具有的重力势能就越大；反之就越少；
（2）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，则需让同一小球从不同高度滚下，所以应选择①③或②④图进行实验；
（4）木块因受到摩擦力，最终静止；若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，钢球和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到比较距离来比较动能的目的了．
故答案为：（1）木块被推出的距离；（2）①③或②④；（4）小球和木块将做匀速直线运动，不能达到探究的目的．

点评 动能的大小与物体的质量和速度有关，注意控制变量法的应用，动能的大小通过小小球撞击木块的距离来反映动能的大小，体现了转换法．