Question

9．圖甲是研究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置，實驗中讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，碰到同一木塊上．圖乙是研究“牛頓第一定律”的實驗裝置，實驗中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，在粗糙程度不同的平面上運動．請回答以下問題：
（1）設(shè)計甲實驗的目的是研究鋼球動能的大小與速度的關(guān)系；設(shè)計乙實驗的目的是研究運動的小車與所受摩擦力的關(guān)系．
（2）甲實驗是鋼球通過被推動距離的大小，說明鋼球?qū)δ緣K做功的多少，從而判斷鋼球動能的大��；乙實驗是通過木塊在粗糙程度不同的平面上運動的遠(yuǎn)近，推理得出：在理想情況下，運動的物體如果不受外力作用，將永遠(yuǎn)做勻速直線運動．
（3）若要利用甲中裝置研究動能與質(zhì)量的關(guān)系，可先后讓不同質(zhì)量的鋼球，在斜面上從同一高度處靜止?jié)L下，比較木塊被推動的距離，再得出結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）動能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，探究動能與質(zhì)量關(guān)系時，控制速度不變；探究動能與速度關(guān)系時，控制質(zhì)量不變．圖乙是研究小車的運動與所受摩擦力的關(guān)系，此時應(yīng)該讓接觸面的粗糙程度不同；
（2）圖甲中可利用轉(zhuǎn)化法研究小球的動能，即讓鋼球撞擊木塊，觀察木塊的滑行距離，可以判斷出動能的大小．圖乙中物體如果不受外力作用，則運動的物體將一直勻速直線運動狀態(tài)．
（3）物體的動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，在探究時需要利用控制變量法進(jìn)行分析，即探究動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系時，需要控制小球的速度相同．

解答 解：（1）甲圖中實驗中讓同一小球從同一個斜面上不同的高度由靜止開始運動，“同一小球”控制了小球的質(zhì)量不變，小球的高度不同，小球達(dá)到斜面底端的速度也就不同，因此該實驗探究的是小球動能與速度的關(guān)系．
乙實驗中的小車在粗糙程度不同的平面上運動，摩擦力不同，所以是研究小車的運動與所受摩擦力的關(guān)系；
（2）在研究動能大小與什么因素有關(guān)時，我們是通過觀察小球推動木塊移動的距離來反映小球動能大小的，采用的是轉(zhuǎn)換法的思想；
由圖乙可知，接觸面越光滑，物體所受摩擦力越小，物體運動得越遠(yuǎn)，所以，如果物體不受外力作用，則運動的物體將一直保持勻速直線運動狀態(tài)．
（3）探究動能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)把不同質(zhì)量的鋼球放在相同高度由靜止?jié)L下，推動同一木塊在水平面上移動一段距離，比較木塊移動的距離，來說明鋼球動能的大小，從而得出結(jié)論．
故答案為：（1）速度；摩擦力；（2）距離；不受外力作用；（3）不同質(zhì)量； 同一高度．

點評 本題中涉及到兩個實驗，實驗器材與實驗方法有相似的地方：都用到了斜面；都采用了控制變量法與轉(zhuǎn)換法，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)歸納．