Question

12．如图所示，图甲是研究“物体动能的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静止滚下，碰到同一木块上，图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的平面上运动，请回答以下问题：

（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小车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，说明钢球以木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过小车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外力的作用，将永远做匀速直线运动．
（3）我们知道物体的质量和它的速度都能影响物体的动能．要研究物体的动能与质量的关系，应让质量不同（“相同”或“不同”）的小球从斜面的相同高度（“相同高度”或“不同高度”）滑下，进行比较进而得出的结论．

Answer 1

分析 （1）物体的动能与物体的质量和速度有关，在探究时需要利用控制变量法进行分析，即探究动能的大小与质量的关系时，需要控制小球的速度相同；
在斜面实验中，接触面的粗糙程度不同，小车的运动距离不同；
（2）在实验中可利用转化法研究小球的动能，即让小球撞击木块，观察木块的滑行距离；
物体如果不受外力作用，则运动的物体将一直匀速直线运动状态；
（3）探究物体的动能与速度的关系时，需要让小球的质量相同，通过改变小球所处位置的高度改变小球的速度大小．

解答 解：
（1）甲实验中球所处的高度不同，质量相同，所以可以探究动能的大小与速度的关系；
乙实验中小车在同一高度滑下，则到达底端的速度相同，在粗糙程度不同的平面上运动时所受的摩擦力不同，所以可以探究小车的运动与所受摩擦力的关系；
（2）甲实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小；
由实验可知，接触面越光滑，物体所受摩擦力越小，物体运动的越远，所以如果物体不受外力作用，则运动的物体将一直匀速直线运动状态；
（3）研究物体的动能与质量的关系时，应该控制物体的速度大小相同，即让不同质量的钢球，从斜面的相同高度由静止滚下，然后观察木块被推开的距离，木块距离越远，说明钢球的动能越大，木块距离越近，说明钢球的动能越小．
（3）让大小相同的钢球从斜面上不同高度由静止滚下，碰到同一木块上，观察木块的滑行距离；
故答案为：（1）速度；摩擦力；（2）距离；不受外力作用；（3）不同；相同高度．

点评 在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化法进行分析．