题目内容
11.如图,在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中,将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下(hA=hC<hB,mA=mB<mC,推动纸盒运动一段距离后静止.(1)要研究动能与质量的关系,我们应选择(a)、(c)两图来进行比较.
(2)从图中可以看出A、B、C三个小球刚到达水平面时,C球的动能最大.
(3)比较a、b可得出结论:当物体质量一定时,速度越大的物体具有的动能越大.
比较 a、c可得出结论:当物体速度一定时,质量越大的物体具有的动能越大.
(4)表给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据.
| 物体 | 质量m(kg) | 速度v(m/s) | 动能E(J) |
| 牛 | 约600 | 约0.5 | 约75 |
| 中学生 | 约50 | 约6 | 约900 |
分析 (1)影响动能大小的因素是质量和速度,进行探究时要采用控制变量法的思想,控制相同因素,改变不同因素;
(2)探究动能与质量的关系时,要控制速度相同,质量不相同;小球的动能大小是通过木块被撞移动的距离来体现的;
(3)在ab的两个实验中,控制了质量相同,速度不同.研究动能与速度关系.总结结论要从这儿入手;ac两图中控制了速度相同,质量不同,研究动能与质量的关系;
(4)解决此题要知道动能的决定因素有两个:质量和速度.
解答 解:(1)要探究物体动能的大小与质量的关系,必须控制物体的速度相同,质量不同,速度相同是通过小球在斜面的位置来体现的,符合条件的只有(a)、(c);
(2)实验中利用木块被碰撞后移动的距离来比较物体的动能大小,(C)图中木块移动的距离最大,因此C球的动能最大,属于转换法的思想.
(3)在a、b的两个实验中,控制了质量相同,速度不同.当物体质量一定时,速度越大的物体具有的动能越大;在a、c的两个实验中,控制了速度相同,质量不同.当物体速度一定时,质量越大的物体具有的动能越大;
(4)对物体动能大小影响较大的因素是速度;
因为人的质量约是牛的质量的$\frac{1}{12}$,而速度约是牛的12倍,此时动能约是牛的12倍,所以速度对动能的影响较大.
故答案为:(1)(a)、(c);
(2)C;(3)当物体质量一定时,速度越大的物体具有的动能越大;当物体速度一定时,质量越大的物体具有的动能越大;(4)速度;人的质量约是牛的质量的$\frac{1}{12}$,而速度约是牛的12倍,此时动能约是牛的12倍,所以速度对动能的影响较大.
点评 明确本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法,反映动能多少时运用了转换法.
练习册系列答案
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实验 1:在含沙量相同条件下,改变风速,记录不同风速下电压表的示数如表.
实验2:在风速大小相同条件下,改变风中空气的含沙量,记录不同含沙量时电压表的示数.
(1)无风时,电压表示数为多少?电路中的电流时多少?
(2)为何不在电路中串联电流表,将电流表改成风力表?
(3)根据实验1及上表中数据可知电压表示数与风速的关系;小明对实验2中数据进行分析处理,发现单位面积上所受到的风力(p)与含沙量(ρ)成正比.请你写出单位面积上所受到的风力大小(p)与风速(v)和含沙量(ρ)的关系式.(设比例系数为k).
(4)若问题3中关系式的比例系数k为0.6,请计算当被推翻的车厢高度h为3m,车厢长度l为25m,车厢质量为50t,铁轨间距d为1.5m,沙尘暴中含沙量为5kg/m3,当时的风速至少为多大?(g=10N/kg,假设车厢是规则物体,风力集中作用在车厢的重心且与车厢侧面垂直).
实验 1:在含沙量相同条件下,改变风速,记录不同风速下电压表的示数如表.
实验2:在风速大小相同条件下,改变风中空气的含沙量,记录不同含沙量时电压表的示数.
| 风速v(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 电压表示数(V) | 0.6 | 2.4 | 5.4 | 9.6 |
(2)为何不在电路中串联电流表,将电流表改成风力表?
(3)根据实验1及上表中数据可知电压表示数与风速的关系;小明对实验2中数据进行分析处理,发现单位面积上所受到的风力(p)与含沙量(ρ)成正比.请你写出单位面积上所受到的风力大小(p)与风速(v)和含沙量(ρ)的关系式.(设比例系数为k).
(4)若问题3中关系式的比例系数k为0.6,请计算当被推翻的车厢高度h为3m,车厢长度l为25m,车厢质量为50t,铁轨间距d为1.5m,沙尘暴中含沙量为5kg/m3,当时的风速至少为多大?(g=10N/kg,假设车厢是规则物体,风力集中作用在车厢的重心且与车厢侧面垂直).
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