Question

（2011?广州模拟）图甲是研究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从光滑斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上．图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动．请回答以下问题：

（1）甲实验中小球从不同高度滚下，目的是让小球到达斜面底端时

速度

不同；设计实验甲的目的是研究钢球的

动能

与

速度

的关系；设计实验乙的目的是研究运动的钢球

速度减小的快慢

与阻力大小的关系．（选填“速度的大小”、“速度减少的多少”、“速度减少的快慢”）
（2）从力的角度看图甲，钢球下落过程中的运动快慢变化主要是因为

重力

的作用，钢球打击木块过程中，使得木块的速度

增大

（选填“增大”或“减小”），之后木块又因为受到摩擦力，速度逐渐

减小

（选填“增大”或“减小”）．
从 能量转化的角度看图甲，钢球下落时，是一个能量转化的过程，将它的

重力势能

转化为

动能

．而打击木块做功的过程，实质是一个能量转移的过程．而木块克服摩擦力做功的过程，又是一个能量转化的过程，是将其能量转化为

内能

．
由于图甲中木块受到的滑动摩擦力是

一定

的（选填“变化”或“一定”），因此，当我们观察到钢球撞击木块移动的距离S_A大于S_B时，就可推知前一次的动能更

大

（选填“大”或“小”）一些．

Answer 1

分析：（1）动能的大小和物体的质量、物体运动的速度有关，即在研究动能大小的影响因素时需要运用控制变量的思维来考虑，研究动能与物体的质量是否有关时，即控制小球在斜面上的高度（小球滚动到斜面底端的速度）相同，改变小球的质量，观察不同情况下小球所推动木块前进的距离即可判断；同理，若想判断小球的动能与物体的质量是否有关，即取相同质量的小球，从斜面的不同高度释放分析即可．
（2）研究运动的钢球速度减小的快慢与阻力大小关系的实验中，如图乙所示，即需控制钢球的质量和钢球在斜面上的高度，改变斜面下面的平面的材料，观察钢球运动的距离即可判断；
（3）在判断能量的转化中，先看清该情况下初始状态的能量和末了状态的能量，故据此即可分清该过程的能量转化．

解答：解：（1）甲图是研究动能大小影响因素的实验装置，在该图中的小球的大小是相同的，但所处的高度不同，即两情况下小球滚动到斜面底端的速度是不同的，故该实验装置是用来研究钢球的动能与其运动速度关系的装置．分析乙实验装置不难看出，两次的小球是相同的，斜面的高度也是相同的，但斜面底端平面的材料是不同的，且材料越粗糙，其阻力越大，小球在斜面上滚动的越近，即速度减小的越快；故该实验装置是用来研究运动的钢球速度减小快慢与阻力大小关系的实验装置．
（2）在甲图中，钢球之所以在下落过程中速度越来越快，这是由于受到重力的原因造成的，当钢球打击木块过程中，木块由静止变为运动，故该过程使得木块的速度增大，之后木块又因为受到摩擦力，速度逐渐减小；
从能量转化的角度看图甲，钢球下落时，其质量不变，高度减小，故其重力势能减小；同时，其质量不变，速度变快，故其动能变大，所以该过程是将重力势能转化为动能的过程；而打击木块做功的过程，实质是一个能量转移的过程．而木块克服摩擦力做功的过程，又是一个能量转化的过程，即该过程长消耗了机械能，产生了内能，即是将其能量转化为内能的过程；
由于滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，故图甲中木块对地面的压力是不变的，其与地面间的粗糙程度也是不变的，即其所受到的滑动摩擦力是 一定的；同时，当我们观察到钢球撞击木块移动的距离S_A大于S_B时，即撞击木块距离越远，其对应的钢球对木块所做的功就越多，其所具有的动能就越大．
故答案为：（1）速度； 动能； 速度； 速度减小的快慢；（2）受重力； 增大；减小；重力势能； 动能； 内能； 一定；大．

点评：本题中涉及到两个实验，实验器材与实验方法有相似的地方：都用到了斜面；都采用了控制变量法与转换法，学习中注意总结归纳．