Question

23、在探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验中，采用了如图a所示的实验装置，将木块放在粗糙的水平面上，让小球在光滑的斜面上由静止开始沿斜面向下运动，到达斜面底端的速度只与起点的高度有关，起点越高，到达底端的速度越大；不同质量的小球分别从光滑的斜面上由同一高度静止下滑，并撞击水平面上的木块，被撞木块运动的距离越长，运动小球所具有的动能越大．现有甲、乙、丙、丁四位同学作出了如下猜想：
甲同学：物体动能的大小可能跟物体的质量有关，质量越大动能越大．
乙同学：物体动能的大小可能跟物体的质量有关，质量越大动能越小大．
丙同学：物体动能的大小可能跟物体的速度有关，速度越大动能越大．
丁同学：物体动能的大小可能跟物体的速度有关，速度越大动能越小．

为了验证以上四种猜想，同学们采用了如图a所示的实验装置来进行实验和收集证据，并设计了如下的实验步骤：
A．如图b所示，让同一钢球分别从不同的高度h₁、h₂（h₁＜h₂）处滚下．
B．记录木块运动的距离S₁=0.52m，S₂=0.84m．
C．如图c所示，让质量分别位m₁、m₂（m₁＜m₂）的木球、钢球从同一高度滚下．
D．记录木块运动的距离S₁=0.42m，S₂=0.90m．则：
（1）从步骤A、B中可以得出：质量相同时，速度越大的物体具有的动能越

大

．
（2）从步骤C、D中可以得出：速度相同时，质量越小的物体具有的动能越

小

．

Answer 1

分析：（1）步骤A、B中，同一钢球质量不变，第一次放置的高度小于第二次的高度，这两次到达斜面底部的速度是不同的，从木块被撞击后运动的距离就可以判断出动能的大小；
（2）步骤C、D中，两个木球的质量不同，放置的高度相同，它们到达斜面底部的速度相同，从木块被撞击后运动的距离就可以判断出动能的大小．

解答：解：（1）A、B两个步骤中，选用的是同一钢球，质量不变，但是第一次球在斜面上的高度小于第二次球在斜面上的高度，当它们到达斜面底部的平面时，第一次钢球的速度小第二次球的速度，从图上能够看出，第一次球把小木块撞击的距离小于第二次，因此第二次球具有的动能大．这个实验说明，在质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大．
（2）C、D两个步骤中，两个木球在斜面上的高度相同，当它们到达斜面底部时的速度也是相同的，但是木球质量不同，第一次木球质量小于第二次，第二次木块被撞击的距离比较大，第二次木球的动能大．这个实验说明，速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大．
故答案为：（1）大；（2）小．

点评：（1）实验采用了控制变量法的思想，研究动能与质量的关系时，控制速度相同，研究动能与速度的关系时，控制质量相同．
（2）实验采用了转换法的思想，小球动能的大小，通过平面上木块被撞击的距离来体现．