Question

20．在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用器材有：一个用长木板撘成的斜面；三个质量不同的实心铁球，如图1所示．

（1）每次实验时，都要将铁球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是控制速度相同．
（2）铁球动能的大小是通过木块移动的距离来间接反映的．
（3）该实验在操作时很难做到的是铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动．
（4）某同学对小明的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图2所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥．此外，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球．

Answer 1

分析 （1）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，若要研究动能大小与质量的关系，应控制其运动的速度相同；
（2）（3）动能的大小通过观察木块移动的距离来反映出来；为了正确得出实验规律，木块移动时要做直线运动；
（4）改进实验装置后，是通过橡皮泥的凹陷程度反映小球动能的大小；原来三个质量不同的实心铁球，其体积、撞击橡皮泥时的接触面积不同，橡皮泥的凹陷程度不容易准确判断，故需要控制小球的体积相同（即撞击橡皮泥时的接触面积相同），而小球的质量不同，据此解答．

解答 解：
（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系；
（2）实验中，是通过观察木块移动的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能的大小，这是转换法的运用；
（3）该实验在操作时很难做到的是铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；
（4）改进实验装置后，是通过橡皮泥的凹陷程度反映小球动能的大小；原来三个质量不同的实心铁球，其体积、撞击橡皮泥时的接触面积不同，橡皮泥的凹陷程度不容易准确判断，故需要控制小球的体积相同（则小球撞击橡皮泥时的接触面积相同），而小球的质量不同；
故调整方法为：换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球．
故答案为：（1）同一高度；控制速度相同；（2）木块移动的距离；（3）铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；（4）换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球．

点评 本题考查了探究动能大小影响因素的实验，除考查控制变量法的转换法的运用外，最后通过一个对实验进行改进是本题的新颖之处，需要我们认真分析．