Question

在探究动能大小与哪些因素有关的实验中：
（1）如图甲所示，小明先探究动能大小与速度关系，他控制小车的______保持不变，让小车从斜面的______（填“同一”、“不同”）高度下滑，目的是______．通过比较______，可以比较小车具有的动能．
（2）小明在操作中发现，不用斜面而直接通过人手推小车，也可以使小车在水平木板上运动．若采用此方法______（填“能”或不能“”）探究动能大小与质量的关系，理由是：______．
（3）而小华认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小．于是她据此设计探究动能与质量关系的实验，通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形，她感到很困惑．经过讨论，形成以下不同的意见，你认为正确的是：______
A．在速度相同的条件下，质量越大，物体具有的动能越小
B．小车在水平木板上运动的过程中，不存在能量转化，因此无法比较小车动能大小
C．小车动能不可以直接比较，只能转化为小车对木块所做的功才能比较
D．小车在水平木板上所受摩擦力大小不同，无法根据小车通过路程比较小车动能大小．

Answer 1

解：（1）让同一小车从斜面不同高度滑下，是为了控制质量不变，研究动能大小与速度的关系；因此实验中他控制小车的质量保持不变，让小车从斜面的 不同高度下滑，目的是改变小车刚到水平面时的速度．通过比较 小车推动木块距离的远近，来比较小车具有的动能；
（2）不用斜面而直接通过人手推小车，也可以使小车在水平木板上运动．但不能保证用手推小车的速度与小车从斜面落下的速度相同，不能控制好变量．
所以采用此方法不能探究动能大小与质量的关系．
（3）A、在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的条件下，物体的质量越大，物体克服摩擦做功越多，因此滑行距离越远，即在速度相同时，物体质量越大具有的动能就越多，故A错误．
B、小车从斜面上滑下过程中，小车的重力势能转化为动能，故B错误；
C、影响运动物体动能大小的因素有质量和速度，通过在小车上加砝码来改变质量，可以直接比较小车动能，故C错误；
D、小车在水平木板上所受摩擦力大小不同，因此无法根据小车通过路程比较小车动能大小，故D正确．
故答案为：（1）质量；不同；改变小车刚到水平面时的速度；小车推动木块距离的远近；（2）不能；用手推小车的速度与小车从斜面落下的速度不同；（3）D．
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，距离越远表明小车的动能越大．
（2）动能的决定因素有两个：质量和速度，对于此类多因素问题应利用控制变量法的思路去分析解决；
（3）①在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的条件下，物体的质量越大，说明克服摩擦做功会更多，运动较长的距离，然后推理出质量与动能的关系．
②该实验中小车的重力势能转化为动能，存在能量转化；
③物体由于运动具有的能叫动能，影响动能的因素是质量和速度，
点评：本题主要考查学生分析实验现象的能力以及严谨的科学观，这就要求我们在平常的试验中多注意分析实验的方法．