Question

20．如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三个小球先后从同一装置的h_A、h_B、h_C高处滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B）推动纸盒运动一段距离直至小球静止．
（1）实验中为了研究动能大小与质量的关系，需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是使不同质量的小球从同一高度处滚下．
（2）该实验中物体的动能是指物体小球（选填“小球”或“纸盒”）的动能．
（3）若水平面绝对光滑，本实验不能（选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（4）要研究动能与质量的关系，我们要选择（a）（c）两图来进行比较．
（5）要研究动能与速度的关系，我们要选择（a）（b）两图来进行比较．
（6）若在实验中，由于木板较短，物体B碰后滑出木板，在不改变实验装置的情况下，如何保证碰后物体B能始终在木板上滑行？方法是降低斜面的高度．

Answer 1

分析 （1）实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让钢球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同，当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一钢球从不同的 高度释放，这样可以保证小球的质量相同；即只有这样实验才更为科学严密．
（2）实验中利用了转换法来进行探究活动，小球能够做功是观察小球推动纸盒运动距离的远近来体现小球具有动能的大小；
（3）如果水平面绝对光滑，小车和木块将保持匀速直线运动，永远运动下去．
（4）（5）因物体的动能与质量和速度有关，所以当研究与其中一个因素关系时，应采取控制变量法；
当研究动能大小与质量的关系时，要让钢球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；
当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一钢球，这样可以保证小球的质量相同；
（6）物体A速度的大小是通过改变物体在斜面上的高度实现的，物体A动能的大小是通过物体B被撞后移动的距离来体现的；

解答 解：（1）由于动能的大小与质量和速度有关，故想研究动能大小与质量的关系，应控制速度不变，故只需将不同质量的小球从同一高度释放，比较其推动木块所移动的距离大小即可．
（2）物理学中，能够做功的多少表示具有能量的大小，实验中小球能够做功是体现在推动小纸盒运动，推动的距离越远，表示小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以通过观察小纸盒被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小；故该实验中物体的动能是指物体小球的动能；
（3）探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中需要观察小球运动距离的大小，该实验运用的转换法，若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小车和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能使用转换法来判断物体A的动能大小．
（4）当研究动能大小与质量的关系时，要让钢球沿斜面的同一高度下落，故选择（a）（c）进行探究；
（5）当研究动能大小与速度的关系时，应让小球的质量相同，故选（a）（b）进行探究；
（6）若在实验中，物体B碰后滑出木板，在不改变原有器材的情况下，可以通过降低物体A的高度来减小物体A的速度，从而减小物体A的动能，减小对物体B做功的多少，减小物体A在木板上滑行的距离，保证碰后物体B能始终在木板上滑行；
故答案为：（1）使不同质量的小球从同一高度处滚下；（2）小球；（3）不能；（4）（a）（c）；（5）（a）（b）；（6）降低斜面的高度；

点评 两种物理学方法的使用：
①由木块在水平面上移动的距离远近来体现球的动能多少，是一种转换法；
②动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究．