Question

1．小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验步骤如下：

①将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．
②将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
③将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示．
根据上述三次实验，回答下列问题：
（1）实验中研究的对象是小球．（选填“小球”或“木块”）
（2）小球动能的大小是通过观察比较木块在水平面上移动的距离反映出来的，这里用到了物理学研究问题的一种转换方法（选填“直接测量”、“放大”或“转换”）； 三个图中，丙图小球到达水平面时的动能最大，理由是丙图的小球推动木块最远，做功最多，所以丙球到达水平面时的动能最大．
（3）为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应选用甲乙两个图来分析，并由此得出的实验结论是物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（4）实验中用甲、丙两图不能（选填“能”或“不能”）探究动能与质量的关系，理由是若探究质量对动能的影响，应使小球的速度相同，质量不同．

Answer 1

分析 （1）根据实验目的确定研究对象．
（2）当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来．这种研究物理问题的方法叫转换法．小球动能的大小不能直接用眼睛观察，而是通过观察小球推动木块所做的功的大小来反映，小球推动木块越远，做功越多，小球具有的动能越大．
（3）动能的决定因素有两个：质量和速度，对于这类多因素问题应结合控制变量法进行分析．

解答 解：（1）图中是探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验，研究对象是小球；
（2）小球动能大小不能直接测量，而是通过小球推动木块在水平面上移动的距离来反映．采用了转换法．三个图中，丙图的小球推动木块最远，做功最多，所以丙球到达水平面时的动能最大．
（3）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；若探究速度对动能的影响，应使小球的质量相同，速度不同，所以需使同一小球的从斜面的不同高度由静止滑下；故选用甲乙两图，此得出的实验结论是：物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（4）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；若探究质量对动能的影响，应使小球的速度相同，质量不同，所以需使不同小球从斜面的同一高度由静止滑下；故实验中用甲、丙两图不能探究动能与质量的关系．
故答案为：（1）小球；
（2）木块在水平面上移动的距离；转换；丙；丙图的小球推动木块最远，做功最多，所以丙球到达水平面时的动能最大；
（3）甲乙；物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（4）不能；若探究质量对动能的影响，应使小球的速度相同，质量不同．

点评 此类实验题目是考查对控制变量法和转换法的掌握情况，及如何正确的对实验现象进行分析，归纳出正确的结论．同时考查了能量间的转化．