Question

15．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置进行实验．

（1）甲、乙两次实验研究的问题是动能与速度的关系；
（2）甲、乙、丙三次实验中木块最初获得动能最大的是丙；
（3）某同学改用如图丁所示装置探究小球的动能与质量的关系，为了让小球到达B点时速度相同，用质量不同的小球．每次将弹簧压缩到A位置，然后静止释放，该方案是否可行？为什么？不可行，因为两个质量不同的小球动能相同，速度会不同．

Answer 1

分析 （1）动能的大小与质量和速度有关，若要探究动能的大小与质量的关系，需控制小球的速度相同，质量不同；若要探究动能的大小与速度的关系，需控制小球的质量相同，速度不同；
（2）比较甲、乙和丙图中小球的质量和高度关系，判断动能的大小；
（3）根据机械能守恒及动能和势能的转化来分析此题；影响动能大小的因素是质量和速度，质量越大，速度越大，其动能也就越大．

解答 解；（1）比较甲、乙两图可知，小球的质量相同，释放时的位置高度不同，甲图中小球释放时的位置高，到达水平面时的初速度大，木块被推动的距离大，说明甲球的动能大；故实验研究的问题是动能与速度的关系；
（2）比较甲图和丙图可知，高度相同，丙图中小球的质量大，所以到达水平面时丙实验中小球的动能大，又由（1）分析可知，甲实验中比乙实验中小球的动能大，故甲、乙、丙三次实验中木块最初获得动能最大的是丙；
（3）两球压缩弹簧到同样的形变程度后，弹簧具有的弹性势能相同，则转化成的动能也相同，所以两个质量不同的小球动能相同，速度会不同，因此该方案不合理．
故答案为：（1）动能与速度的关系；（2）丙；（3）不可行，因为两个质量不同的小球动能相同，速度会不同．

点评 动能的决定因素有两个：质量和速度．要研究物体的动能与物体的质量和速度的关系时，要从控制变量法的思路入手分析．注意解本题时，要把握图中的相同点与不同点．