Question

小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，他设计了如图甲、乙所示的实验．

（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑圆形轨道分别从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A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．
上述甲、乙两组实验中：
①要探究动能与物体运动速度的关系应选用______ 图；
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______
③甲、乙两组实验可以得出的结论是______；
④实验时是通过观察______来比较小球动能的大小，从而得出结论的．若水平面绝对光滑，该实验还能得出结论吗？______，理由是：______．

Answer 1

【答案】分析：①和③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，要让小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，应选择同一小球，这样可以保证小球的质量相同．
钢球把木块推出的距离长，说明的动能大，这是一种转换的方法．
②球起始点的高度，可以反映球的速度．高度相同是为了控制速度相同．
④球对纸盒做功，球把纸盒推出的距离长，说明对纸盒做的功越多，球的动能越大．这是一种转换的方法．牛顿第一定律：物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态和静止状态．
解答：解：
①为了探究动能与物体运动速度的关系，应该保证小球的质量相同，并且让小球的高度不同，其运动的速度不同，甲图满足这两个条件．
②起始点的高度在这题代表了速度的大小，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是：使小球到达斜面底端与纸盒相碰时速度相同．
③图甲中两个小球的质量相同，但小球撞击木块时的速度不同，高度越高的小球运动到底端时速度越大，把木块撞击的更远，因此说明其动能越大；
由此可以得出的结论是：物体质量相等时，运动速度越大，动能越大．
图乙中两个小球撞击木块时的速度相同，但它们的质量不同，并且质量越大的钢球把平面上的木块撞击的更远，说明钢球的动能越大；
由此可以得出的结论是：运动速度相等时，物体质量越大，动能越大．
甲、乙两组实验可以得出的结论是：物体质量越大，速度越快，动能越大．
④球对纸盒做功，球把纸盒推出的距离长，说明的动能大这是一种转换的方法；可由纸盒被推动的距离的远近，反应物体动能的大小．
若水平面绝对光滑，水平方向上，不受力，根据牛顿第一定律，小车和木块将匀速直线运动下去，无法通过纸盒移动的距离判断小球的动能大小．
故答案为：
①甲图．
②使小球到达斜面底端与纸盒相碰时速度相同．
③物体质量越大，速度越快，动能越大．
④纸盒被推动的距离的远近；不能；纸盒一直运动下去，不能根据纸盒移动的距离判断小球的动能大小．
点评：结合控制变量法，找出实验中的不同点：由小球起始点的高度可以决定小球刚到达水平面时的速度，是此题的核心．
由纸盒距离的长短，来体现钢球的动能多少，是一种转换法．