Question

9．图甲是研究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，打到同一个木块上．图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动．请回答下列问题：

（1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与速度的关系；设计乙实验的目的是研究运动的钢球速度减小的快慢与所受摩擦力的关系．
（2）甲实验是通过木块被推动距离的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果不受阻力作用，将永远作匀速直线运动．
（3）上面两个实验中都涉及到了控制变量法，其实在科学研究中常要用到许多研究方法．下面四个物理实例中，采用的研究方法相同的两组实验是②④．（填序号）
①研究水的沸腾过程的特点； ②利用小球的振动来判断发声体在振动；
③研究真空中不能传声；     ④根据小桌陷入海绵的深度判断压力的大小．

Answer 1

分析 （1）动能的大小与物体的质量和速度有关，探究动能与速度关系时，控制质量不变．
图乙是研究小车的运动与所受摩擦力的关系，此时应该让接触面的粗糙程度不同；
（2）图甲中可利用转化法研究小球的动能，即让钢球撞击木块，观察木块的滑行距离，可以判断出动能的大小；
（3）探究一个量与多个因素有关时，用到控制变量法．

解答 解：（1）甲实验中实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，到达水平面时的初速度不同，钢球质量相同．可以探究动能的大小与速度的关系；要使得铜球与钢球滚到水平面的速度相同，使钢球从斜面上相同的高度由静止滚下；图乙的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动，钢球在粗糙程度不同的水平面上受到的摩擦力不同，运动的距离不同；
（2）图甲中可利用转化法研究小球的动能，即让钢球撞击木块，观察木块的滑行距离，可以判断出动能的大小；
乙实验中，接触面越光滑，物体所受摩擦力越小，物体运动的越远，所以如果物体不受阻力作用，则运动的物体将一直匀速直线运动状态；
（3）两个实验都用到了控制变量法：
①研究水的沸腾过程的特点采用的是直接实验法； 
②利用小球的振动来判断发声体在振动，采用的是转换法；
③研究真空中不能传声采用的是实验推理法；     
④根据小桌陷入海绵的深度判断压力的大小采用的是控制变量法．
故选②④．
故答案为：（1）速度；摩擦力；（2）距离；不受阻力作用；（3）②④．

点评 解决多因素问题时常利用控制变量法进行分析，对于动能的大小研究常采用转换法进行分析．