Question

2．在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用器材有：一个用长木板撘成的斜面；三个质量不同的实心铁球，一个木块．各器材的组装示意图如图1所示．

（1）每次实验时，都要将铁球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是控制速度相同．
（2）铁球动能的大小是通过木块移动的距离来间接反映的．
（3）若木块在水平桌面上滑行3s后停止，位置如图2，则木块的平均速度为0.077m/s
（4）此实验中，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球．（如果需要，可增加其他器材）
（5）实验中若木块与桌面间摩擦减小，则木块的移动距离将越远，若木块与桌面无摩擦，则木块将做做匀速直线运动．

Answer 1

分析 （1）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，若要研究动能大小与质量的关系，应控制其运动的速度相同；
（2）动能的大小通过观察木块移动的距离来反映出来；
（3）根据平均速度公式v=$\frac{s}{t}$计算木块的平均速度；
（4）为了正确得出实验规律，注意实验时要多次试验，以便得出普遍规律；
（5）力是改变物体运动状态的原因，摩擦力减小，木块运动的越远；．

解答 解：
（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系；
（2）实验中，是通过观察木块移动的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能的大小，这是转换法的运用；
（3）木块移动的距离s=23.10cm，木块的移动速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{23.10cm}{3s}$=7.70cm/s=0.077m/s；
（4）实验时要多次试验，以便得出普遍规律．如图2所示，每次实验后都用同一铁球，这是不合理的，要换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球；
（5）力是改变物体运动状态的原因，若木块与桌面间摩擦减小，则木块获得动能后运动的越远；若木块与桌面无摩擦，根据牛顿第一运动定律，木块将做匀速直线运动．
故答案为：（1）同一高度；控制速度相同；（2）木块移动的距离；（3）0.077；（4）换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球；（5）远；做匀速直线．

点评 本题考查了探究动能大小影响因素的实验，除考查控制变量法的转换法的运用外，最后通过一个对实验进行改进是本题的新颖之处，需要我们认真分析．