题目内容
4．为了探究动能的大小与哪些因素有关．某小组同学提出了以下假设：（a）物体动能的大小与速度有关；（b）物体动能的大小与质量有关；（c）物体动能的大小与体积有关；同学经过讨论设计实验方案，选用了小车、木块、砝码等器材实验验证．实验过程如图甲、乙、丙、丁所示．
（1）该实验中，研究的对象是小车的动能大小与什么因素有关（选填“小车”或“木块”）；
（2）物体动能大小是通过观察测量木块移动距离进行比较的．实验图甲与图乙可以验证假设（a）（选填“（a）”或“（b）”）；
（3）图丙与丁两次实验中，分别让小车从相同高度由静止开始滚下，观察到丁图中木块被推动的距离较远，则可以得出的初步结论是：在速度相同时，物体的质量越大，动能越大；
（4）本实验中主要采用的研究方法是控制变量法和转换法．
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．小车动能的大小不能直接用眼睛观察，而是通过观察小车推动木块所做的功的大小来反映，小车推动木块越远，做功越多，小车具有的动能越大．
（3）不同质量的小车，从斜面的相同的高度滑下，到达水平面时的速度相同，木块被撞后移动的距离越远，推力做功越多，就可以说明木块的动能越大，从而得出速度相同时，质量越大的物体动能越大．
（4）实验中用到了转换法和控制变量法．
解答 解：
（1）图中是探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验，研究对象是小车；
（2）小车动能大小不能直接测量，而是通过小车推动木块在水平面上移动的距离来反映．采用了转换法；
比较甲、乙两图可看出，两小车的质量（大小）相同，但其所处的高度不同，故是为了研究动能的大小与其速度的关系，所以可以可以验证假设（a）；
（3）让不同质量的小车从相同高度的斜面滑下，小车到达水平面时的速度相同，小车推动木块做功，运动距离越远，做功越多，动能越大．
（4）据上面的分析可知，该实验采用的物理研究方法有控制变量法和转换法．
故答案为：（1）小车；（2）木块移动距离；（a）；（3）在速度相同时，物体的质量越大，动能越大；（4）控制变量．
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．
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①该小组同学通过沙坑的凹陷程度判断：序号3中圆柱体对沙面的压强最大．
②分析序号1、2中的数据及相关现象，可得出的结论是：两种物质组成的圆柱体ρ1、ρ2和h2相同，h1越大，圆柱体对水平地面的压强越大．
③分析序号2与3中的数据及相关现象，可得出的结论是：两种物质组成的圆柱体h1、h2和ρ2相同，ρ1越大，物体对水平地面的压强越大．
④分析序号3与4与5中的数据及相关现象，可得出的结论是：两种物质组成的圆柱体总高度相同，密度较小的物质所占比例越大，圆柱体对水平地面的压强越小．
⑤该小组中有同学认为这样的圆柱体对水平地面的压强还可能与底面积有关．验证该猜想的方法可以有两种：理论推导和实验探究．请你选择一种方法解决该问题．若选择理论推导，请写出推导过程；若选择实验探究，请写出探究的过程．公式理论推导：圆柱体对水平地面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρVg}{S}$=ρgh．
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 实验现象示意图 |  |  |  |  |  |
| ρ1（千克/米3） | 2.7×103 | 2.7×103 | 3.2×103 | 3.2×103 | 3.2×103 |
| ρ2（千克/米3） | 8.9×103 | 8.9×103 | 8.9×103 | 8.9×103 | 8.9×103 |
| h1（米） | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.35 |
| h2（米） | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.05 |
②分析序号1、2中的数据及相关现象，可得出的结论是：两种物质组成的圆柱体ρ1、ρ2和h2相同，h1越大，圆柱体对水平地面的压强越大．
③分析序号2与3中的数据及相关现象，可得出的结论是：两种物质组成的圆柱体h1、h2和ρ2相同，ρ1越大，物体对水平地面的压强越大．
④分析序号3与4与5中的数据及相关现象，可得出的结论是：两种物质组成的圆柱体总高度相同，密度较小的物质所占比例越大，圆柱体对水平地面的压强越小．
⑤该小组中有同学认为这样的圆柱体对水平地面的压强还可能与底面积有关．验证该猜想的方法可以有两种：理论推导和实验探究．请你选择一种方法解决该问题．若选择理论推导，请写出推导过程；若选择实验探究，请写出探究的过程．公式理论推导：圆柱体对水平地面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρVg}{S}$=ρgh．
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| A． | 乙图中第一个瓶子发出的响度最大 | |
| B． | 乙图中最后一个瓶子发出的响度最大 | |
| C． | 乙图中第一个瓶子发出的音调最高 | |
| D． | 乙图中最后一个瓶子发出的音调最高 |
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