Question

12．探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面，三个质量不同的实心铁球，一个木块．各器材的组装示意图如图所示．

（1）每次实验时，都要将铁球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是铁球到达水平面的速度相等，铁球动能的大小是通过铁球推动木块移动的距离来间接反映的．
（2）某同学对小明的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥．此实验中铁球动能的大小是通过观察橡皮泥的形变程度来间接反映的．此外，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？可以选择3个质量不同、体积相同的金属球做实验．（如果需要，可增加其他器材）

Answer 1

分析 （1）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，若要研究动能大小与质量的关系，应控制其运动的速度相同；动能的大小通过观察木块移动的距离来反映出来；
（2）改进实验装置后，是通过橡皮泥的凹陷程度反映小球动能的大小；原来三个质量不同的实心铁球，其体积、撞击橡皮泥时的接触面积不同，橡皮泥的凹陷程度不容易准确判断，故需要控制小球的体积相同（即撞击橡皮泥时的接触面积相同），而小球的质量不同，据此解答．

解答 解：
（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系；实验中，是通过观察木块移动的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能的大小，这是转换法的运用；
（2）改进实验装置后，是通过橡皮泥的凹陷程度反映小球动能的大小；原来三个质量不同的实心铁球，其体积、撞击橡皮泥时的接触面积不同，橡皮泥的凹陷程度不容易准确判断，故需要控制小球的体积相同（则小球撞击橡皮泥时的接触面积相同），而小球的质量不同；
故调整方法为：换成3个质量不同，体积完全相同的金属球做实验．
故答案为：（1）同一高度；铁球到达水平面的速度相等；铁球推动木块移动的距离；
（2）橡皮泥的形变程度；可以选择3个质量不同、体积相同的金属球做实验．

点评 本题考查了探究动能大小影响因素的实验，除考查控制变量法的转换法的运用外，最后通过一个对实验进行改进是本题的新颖之处，需要我们认真分析．