Question

5．如图甲乙丙所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三个小球先后从同一装置的h_a、h_b、h_c高处滚下（m_a=m_b＜m_c，h_a=h_c＞h_b），推动木块运动一段距离后静止．

（1）实验中小球的动能是由重力势能转化而来，通过木块移动的距离来判断小球动能的大小．
（2）选择甲和丙图探究可以得出的实验结论是在速度相同时，物体的质量越大，动能越大．
（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，你有什么办法进行实验改进？增大斜面的高度．
（4）某物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器进一步得出了两组数据，如表所示：
表一（小球撞击时的速度v=8cm/s）

序号	小球质量m/g	小球动能E/103J
1	100	32
2	200	64
3	300	96
4	400	128

表二（小球质量m=100g）

序号	小球速度v/cm•s-1	小球动能E/103J
1	8	32
2	16	128
3	24	288
4	32

根据表一数据，试写出小球动能与其质量关系式E=m320J/g；
表二中漏填一个数据，漏填的数据为512．

Answer 1

分析 （1）影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度，动能和重力势能可以相互转化；
动能的大小通过观察木块移动的距离来反映出来；
（2）动能的大小与物体的质量和速度有关，在探究过程中需用到控制变量法；
（3）木块移动的越近，说明重力势能转化的动能就越小，可以从增强小球的重力势能方面考虑；
（4）分析表一中数据，得出小球动能与质量的关系；
分析表二中数据，得出小球动能与速度的关系，然后进行解答．

解答 解：
（1）小球从斜面上滚下时，小球的重力势能转化为小球的动能；
实验中，是通过观察木块移动的距离的大小，来说明小球对木块做功的多少，从而判断出小球具有的动能的大小，这是转换法的运用；
（2）甲、乙两图中，质量不同的小球从斜面的同一高度滚下，到达水平面的速度不同，C球的速度较大，纸盒被推动得较远，说明小球的动能较大，可以得到的实验结论是：在速度相同时，物体的质量越大，其动能越大；
（3）在实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，说明小球得到水平面时的动能小，可以增大小球的重力势能，即实验时，可以增大斜面的高度；
（4）分析表一中数据，小球动能随质量的增加而增大，且比值是常数，说明：小球动能与其质量成正比，动能与质量的比值为：$\frac{32×1{0}^{3}J}{100g}$=320J/g；
则动能与质量的关系式为：E=m320J/g；
分析表二中数据，小球动能随速度的增加而增大，且比值是常数，动能与速度的惯性为：E=$\frac{1}{2}$v²；
当速度为32cm/s时，小球的动能为：E=$\frac{1}{2}$v²=$\frac{1}{2}$×（32cm/s）²=512×10³J．
故答案为：（1）重力势能；木块移动的距离；（2）在速度相同时，物体的质量越大，动能越大；（3）增大斜面的高度；（4）E=m320J/g；512．

点评 此题是研究动能大小与哪些因素有关的实验，考查了控制变量法和转换法在实验中的应用，注意控制小球滚下时速度的方法；
本题考查物体动能与质量和速度的关系，主要是考查学生根据实验结果得出结论的能力，有一定的难度，解题时一定要认真．