Question

7．某同学为了探究物体动能的大小与哪些因素有关，进行了图示场景的实验探究．

（1）图所示实验场景1、2可用来探究动能与速度的关系，应保持小球的质量不变，由实验结果得出的实验结论是在质量相等时，物体的速度越大，动能越大；
（2）该同学利用实验场景3、4来探究动能与质量的关系，请指出他在实验过程中的操作错误之处：未保持小球起始位置高度相同；
（3）在此实验中，利用木块被碰撞后移动的距离大小来比较物体的动能大小．下列实验中也用到此种方法的是①（单选，请填写选项前的序号）．
①比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量
②探究通过导体的电流与电压、电阻的关系
③探究杠杆的平衡条件．

Answer 1

分析 （1）运用控制变量法探究动能大小与速度的关系时，要控制小球的质量一定；通过观察木块被推动距离的大小来判断物体动能的大小，得出结论；
（2）探究动能大小与质量的关系时，要控制小球的速度相同；
（3）转换法是物理研究中常用的方法之一，是将不易观察或测量的量通转换为容易观察或测量的量来进行研究的方法；此实验利用木块被碰撞后移动的距离来比较物体动能的大小．

解答 解：（1）图中小球的质量一定，让小球从斜面的不同高度滚下，改变的是小球的运动速度，探究动能与运动速度的关系；场景1中小球的运动速度大，推动木块移动的距离远，故可以得出结论：在质量相等时，物体的速度越大，动能越大；
（2）要探究物体动能大小与质量的关系时，要控制小球撞击木块时的速度相同，而场景3和场景4中两小球处斜面的初始高度不同，撞击木块时的速度不同，不能够得出正确的结论；
（3）实验中利用木块被碰撞后移动的距离大小来比较物体的动能大小，属于转换法的思想．
比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量时，通过加热水升高温度的高低体现，运用了转换法．
探究通过导体的电流与电压、电阻的关系和探究杠杆的平衡条件实验中没有运用转换法．
故答案为：（1）速度；质量；在质量相等时，物体的速度越大，动能越大；
（2）未保持小球起始位置高度相同；
（3）距离大小；①．

点评 在该题的实验中，重点考查了我们对两种实验方法的理解和运用，一是转换法，二是控制变量法，都是物理研究中常用的方法，值得我们研究和掌握．