Question

小红为了探究动能的大小与哪些因素有关，她设计了如图甲、乙所示的实验．

（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．
（2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
①实验中通过观察______知道动能的大小．
②乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的______．
③选用图甲探究的是动能与______的关系，得出的结论是：______．
④若水平面为光滑的，该实验还能得出结论吗？______，理由是：______．

Answer 1

解：（1）实验中通过观察纸盒移动距离长短，来判断小球动能大小，纸盒移动距离越长，小球动能越大．
（2）图乙中，不同质量小球，从同一斜面同一高度滑下，到达斜面底部的速度是相同的，所以不同质量小球从同一斜面同一高度滑下是为了到达斜面底部获得相同的速度．
（3）图甲中，两个小球的质量相等，小球从不同高度自由下滑，到达斜面底部的速度不同，所以实验探究动能跟速度的关系；
小球所处的位置越高，到达斜面底部获得的速度越大，推动纸盒移动越远，所以实验得到的结论：物体质量一定时，运动速度越大，动能越大．
（4）若纸盒在光滑的水平面上，无论小球给纸盒一个多大的初速度，纸盒将永远运动下去．所以，纸盒通过的距离无法确定．从而，小球对纸盒做功的多少无法确定，即小球动能的大小就无法比较．
故答案为：（1）纸盒移动距离；（2）速度；（3）速度；当物体的质量一定时，运动速度越大，动能越大；（4）不能；当平面光滑时，根据牛顿第一定律可知物体将做匀速直线运动，无法测出纸盒移动距离．
分析：（1）物体动能大小不能直接观察，而是通过物体推动纸盒移动的距离来反映，纸盒移动越远，物体具有动能越大．
（2）动能大小跟质量大小和速度大小有关．探究动能跟质量的关系时，控制速度不变；探究动能跟速度关系时，控制质量不变．这种方法是控制变量法．
（3）质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大．
（4）通过观察纸盒移动距离的长短来比较钢球动能的大小与速度的关系．因此能否比较纸盒在水平面光滑移动的距离的长度是能否得出结论的关键．
点评：掌握动能大小的影响因素，利用转换法和控制变量法，探究动能大小的影响因素．由纸盒距离的长短，来体现小球的动能多少，是一种转换法．由小球起始点的高度可以决定小球到达水平面时的速度．