Question

6．如图所示，是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置．
（1）实验中通过观察木块被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小．这种重要的科学研究方法是转换法．
（2）实验中为了研究动能的大小与速度的关系，需要改变小球撞击时的速度，具体的控制方法是相同质量的小球从斜面的不同一高度静止下滑，从能量的角度来说，其理由是同一小球所处的高度越高重力势能越大，下落到水平面时转化的动能就越大，速度越大．
（3）某同学利用上述实验装置探究“动能大小与质量”的关系，它将不同质量的小球从同一斜面上由静止自由滑下，实验记录数据如下：

钢球的质量m/kg	0.1	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
木块滑行距离S/m	0.12	0.10	0.12	0.12	0.11	0.13	0.12

该同学根据以上实验数据得出物体的动能大小与质量无关，你认为实验结论与物理事实是否相符？不相符（选填：“相符”或“不相符”）；你认为出现此实验现象的主要原因是没有保证质量不同的小球从斜面的同一高度静止下滑．

Answer 1

分析 （1）若一个物体能够对外做功，我们就说该物体具有能量，在实验中我们一般将物体具有能量的多少转化为其能对外做功的多少，故此实验把物体具有动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明小球的动能越大．
（2）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，要让钢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，应选择同一钢球从不同的 高度释放，这样可以保证小球的质量相同；即只有这样实验才更为科学严密．
（3）注意表格中的控制变量．不同质量的物体，注意应让球在同一高度自由落下，到达地面的速度相同．

解答 解：
（1）在该实验中我们用到了转换的方法，即将小球动能的大小转换为其对木块做功的多少来比较，即小球推动木块越远，其对木块所做的功就越多，即具有的动能就越大；反之就越少；
（2）由于动能的大小与质量和速度有关，故想研究动能大小与速度的关系，应控制质量不变，故只需将质量相同的小球从斜面的不同高度释放，比较其推动木块所移动的距离大小即可；
小球下落过程中，重力势能转化为动能，同一小球所处的高度越高重力势能越大，下落到水平面时转化的动能就越大，速度越大；
（3）根据控制变量法，应保证小球在同一高度滚下，使球滚到水平面时速度相同．所以实验结论与物理事实不相符，原因不同质量的球没有从斜面上同一高度释放，未控制球的速度相同．
故答案为：
（1）木块被推动的距离；转换法；
（2）相同质量的小球从斜面的不同一高度静止下滑；同一小球所处的高度越高重力势能越大，下落到水平面时转化的动能就越大，速度越大；
（3）不相符；没有保证质量不同的小球从斜面的同一高度静止下滑．

点评 （1）用控制变量法研究动能大小的影响因素．用转换法表示动能的大小．
（2）不同质量的物体，在同一高度自由落下，到达地面的速度相同．越高自由落下时，到达地面的速度越大．
（3）分析数据时，一定注意不变量，看改变量如何变化，结论如何变化．