Question

12．（1）如图（a）甲所示，是麦迪文同学设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关”的实验装置．其中AB是四分之一光滑圆弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放，小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来，小球可认为是光滑的．如图乙所示，是实验过程中的三个步骤，其中小球质量m₁＜m₂=m₃，小球由静止释放的位置距水平面的高度h₁=h₂＜h₃． 
①在小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的动能．
②通过观察木块移动的距离来比较小球的重力势能的大小．
③歩骤一、歩骤二是探究小球的重力势能大小与质量关系．
④若BC是光滑的水平面，麦迪文同学将不能（选填“能”或“不能”）完成本次探究实验．
（2）如图 （b）所示为古尔丹同学设计的“探究杠杆平衡条件”的实验装置．
①实验前，将杠杆中点置于支架上，使杠杆可绕O点在竖直面内自由转动．当杠杆上不加挂任何物体而处于静止时，发现杠杆右端上翘，此时应将杠杆两端的平衡螺母向右（选填“左”或“右”）调节，
使杠杆在水平位置平衡．这样做的目的是：消除杠杆自身重力对实验的影响和便于在杠杆上直接测量力臂．
②若将A处竖直向上的力F₁改变为斜向上的力F₂，如图 （b）乙箭头所示，使杠杆仍在水平位置，则F₂将大于F₁（选填“大于”“等于”或“小于”）．

Answer 1

分析 （1）①根据影响动能和重力势能的因素来进行分析，得出结论；物体质量越大，被举高的越高，具有的重力势能越大，到达斜面底部时转化的动能越多；
②利用转化法反映重力能的大小，通过木块移动距离反映小球重力势能的大小；
③探究重力势能与质量的关系，应控制小球的高度相同，改变小球的质量；
④根据牛顿第一运动定律分析解答；
（2）①为了便于测量力臂，应调节杠杆在水平位置平衡，将平衡螺母向较高的一端调节；
②根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知，若阻力和阻力臂不变，动力臂减小，则动力增大．

解答 解：（1）①将小球从图示位置由静止释放，小球向下滑动的过程中，观察到它的速度越来越大，则小球的动能逐渐增大，重力势能逐渐减小，重力势能转化为动能．
②该实验通过木块移动的距离大小反映小球重力势能的大小，利用了转换法．
③比较歩骤一、歩骤二可以看出小球释放的高度相同，小球的质量不同，木块移动的距离不同，所以这两次试验是探究小球的重力势能大小与小球质量的关系．
④若BC是光滑的水平面，根据牛顿第一运动定律可知，木块做匀速直线运动，无法比较木块滑行的距离，故不能完成本次探究实验．
（2）①杠杆右端上翘，此时应将杠杆两端的平衡螺母向右调节；使杠杆在水平位置平衡．这样做的目的是：消除杠杆自身重力对实验的影响和便于在杠杆上直接测量力臂．
②根据杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，当斜向上拉动测力计时，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力变大，故F₂＞F₁．
故答案为：（1）①动能；②木块移动的距离；③质量；④不能；（2）①右；便于在杠杆上直接测量力臂；②大于；

点评 此题是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验，实验装置与以往的课本装置不同，采用悬挂的小球做实验，实验更容易操作，同时考查了学生根据实验现象得出结论的能力．