5.影响重力势能大小的因素

要研究影响重力势能大小的因素,可以采用与研究影响动能大小因素的类似的方法.那么,你要先猜想一下:影响重力势能大小的因素有哪些呢?然后再用控制变量法分别研究它们与重力势能的具体关系.在实验过程中,是运用高处下落的物体下落后所具有的破坏力来判断它的重力势能的大小.

我们先来猜想一下影响因素是什么,我猜是高度和物体的质量,你的猜想是什么?

我们使用的实验器材是:一把刻度尺(它是用来测高度的),外形相同的一个铁球和一个木球,一个装有细沙的金属盆.我们用铁球和木球从高处下落后进入细沙的深度,来判断它的重力势能的大小.实验装置图如图14-2所示.

图14-2

首先,我们用铁球来做实验,因为同一铁块的质量相同,根据刻度尺选择出三种高度值,如5 cm、10 cm、20 cm,分别将铁块放在这三个高度上,让其下落,观察它落入沙坑中的深度.填入下列表格3中,比较结果得出结论.

第二次,我们用外形相同的铁球和木球进行实验,在刻度尺上选出同一刻度,例如10 cm处,5 cm处,20 cm处分别将铁球和木球放在10 cm处,或5 cm、20 cm处让其下落,观察它们落入沙坑中的深度,填入下列表格4中,比较结果得出结论.

表格3

表格4

根据实验结果我们发现:重力势能大小与质量和高度有关.相同质量的物体,离地面越高,具有的重力势能越大,位于相同高度的物体,质量越大,具有的重力势能越大.

2.影响动能大小的因素

这是一个需要用实验来探究的问题,在设计实验之前,我想让你先来猜想一下:动能的大小可能与什么因素有关?

你的第一个猜想一定是动能大小与运动速度有关吧!除此之外,你还有其他的猜想吗?同样速度行驶的货车和出租车,假设撞在电线杆上,货车将其撞弯的程度要比出租车严重,看来质量的大小与动能大小似乎也有关系.它们的具体关系是什么,我们用实验来探究吧.

如图14-1所示,铁球A从斜面上滚下,碰到木块B时,会将B撞出一段距离.在同样的斜面上滑下,并使木块在同样的平面上滑动,这样,我们就可以通过木块B移动的距离远近,来判断铁球A的动能大小,很显然,木块B滑出得越远,铁球A的动能就越大.

图14-1

以上就是我们进行探究实验的原理.所用的器材,还应再加一个铁球C,A与C的质量不同,mA>mC.准备好器材后,我们就可以开始实验了.

在进行实验时,你注意一定要使用“控制变量法”.因为我们想研究的是运动速度、质量分别与动能的关系,所以应先将不参与研究的变量稳定才行.

当铁球A在斜面上的位置越高时,它滑下后运动速度就越大,这样我们将铁球A放在斜面不同的高度,就可以获得不同的运动速度.但做实验时,用同一个铁球才行,因为这样能保证运动物体的质量不变.把铁球A放在斜面不同高度上,将其位置每次都上升一段高度,然后观察木块B被撞远的距离,比较每次木块B移动的距离,把结果填入下列表格1中.

表格1

表格2

 
铁块A将B撞远的距离(m)
铁块C将B撞远的距离(m)
高度相同时(h1)
 
 
高度相同时(h2)
 
 

然后,我们应将运动速度稳定下来,研究质量和动能的关系.用铁球A和铁球C分别从斜面上滑下,但应保证A和C下滑前位于斜面高度相同,观察铁球A和铁球C将B撞远的距离,将结果记录在上面的表格2中.

通过实验我们可以得到如下结论:在质量相同时,物体的运动速度越大,它的动能越大.在物体运动速度相同时,质量越大,它的动能就越大.

你也能得到这样的结论吗?

 0  193840  193848  193854  193858  193864  193866  193870  193876  193878  193884  193890  193894  193896  193900  193906  193908  193914  193918  193920  193924  193926  193930  193932  193934  193935  193936  193938  193939  193940  193942  193944  193948  193950  193954  193956  193960  193966  193968  193974  193978  193980  193984  193990  193996  193998  194004  194008  194010  194016  194020  194026  194034  447090 

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