Question

（2011?红桥区一模）小明学习了物理知识后知道，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．在体育课上，他观察到，在地面上滚动的实心球也会受摩擦力而慢慢停下来，于是他猜想：在地面上滚动的物体，所受摩擦力的大小也与接触面的粗糙程度有关．为了验证自己的猜想，他利用一小铁球、木板、棉布、毛巾等器材，设计了如图甲的探究实验．
（1）由甲图分析可知，滚动的小铁球在

毛巾

表面上受到的摩擦力最大，小明的猜想是

正确

的（选填“正确”、“错误”）；
（2）小明在操作中每次都让小铁球从同一高度滚下的目的是：

让它们具有相同的速度（动能）

．

小明还想探究物体的动能与哪些因素有关，在上一次所用器材的基础上，他还找来外形与小铁球相同的小木球和一个小纸盒，设计了如图乙a、b、c的实验探究．
（3）比较图乙中的

a、c

两图的情境可知，运动物体的动能与物体的质量有关；
（4）比较图乙中的

a、b

两图情境可知，运动物体的动能与物体运动的速度有关；
（5）根据小明的实验结论分析，小明在体育训练中投出的实心球离手后在空中飞行过程中其动能会发生变化，丙图中最能反映实心球动能的变化情况的是

C

．

Answer 1

分析：在这两个类似的实验中，都是研究一个量与多个变量的关系，因此都要用到控制变量的方法，分析实验过程时，既要注意的被研究的量，又要注意要需控制的量，最后找出相关量之间的变化关系．最后的实心球的问题要根据我们的经验理解，想象出它在飞行时的情形，再结合动能与重力势能的转化，最后才能做出正确的判断．

解答：解：（1）甲图中三次小球的高度相同，接触面不同，小球在毛巾表面滚动得最近，因此它的摩擦力最大，小明的猜想是正确的；
（2）让小球每次从相同的高度滚下，这样小球才有相同的速度（动能），这符合控制变量法的要求；
（3）a、c中只有小球的质量不同，其它条件均相同，铁球能将小盒推得更远，说明运动物体的动能与物体的质量有关；
（4）a、b中小球滚下的高度不同，其它条件均相同，更高处滚下的将小盒推得更远，说明运动物体的动能与物体运动的速度有关；
（5）实心球离开手时，速度最大、动能最大，在上升过程中动能转化为重力势能，直至达到最高点时，动能最小（因球一直在运动，故动能不为零），然后在下落过程中重力势能逐渐转化为动能，动能继续增大，直至落回地面，在整个转化的过程中，因为空气阻力的作用，机械能不守恒，因此，最后的动能会小于最初的动能．根据这些分析，结合图象判断，只有C符合题意．
故答案为：（1）毛巾，正确；（2）让它们具有相同的速度（动能）；（3）a、c；（4）a、b；（5）C．

点评：利用控制变量法去进行实验和分析实验，是这两个实验的共同特点，注意实验条件的变化，有针对性地分析两个量之间的关系，才是本题要把握的关键．本题中的易错点在第（5）小题，分析的关键在于把握实心球飞行过程中能量的转化，这样才能做出正确的判断．