Question

10．某同學(xué)在探究“動能大小與哪些因素有關(guān)”的試驗中，設(shè)計了圖甲所示的實驗方案，并進行了如下的實驗：
步驟1：l：讓鋼球從斜面A點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v₁，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₁；
步驟2：讓鋼球從斜面B點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v₂，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₂
步驟3：改變鋼球的質(zhì)量讓鋼球從A點由靜止開始下滑，撞擊木塊使木塊移動，記下木塊移動的距離s₃．
（1）比較v₁、v₂，可知v_l＞v₂，原因：鋼球的重力勢能越大，轉(zhuǎn)化為鋼球的動能越大．
（2）比較步驟1和步驟3可以探究動能大小和物體質(zhì)量的關(guān)系．
（3）鋼球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運動，兩者在水平木塊上滑行一段距離后停下，如圖甲所示，設(shè)木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前的動能為E_k，則E_k＞W(wǎng)（選填“＞”“＜”“=”）．
（4）實驗結(jié)束后，該同學(xué)拿走木塊，先后將同一小球從同一斜面的不同高度處靜止釋放，記錄小球在相同表面上滑行到靜止的距離，如圖乙所示，根據(jù)此現(xiàn)象，小剛得出了動能與速度有關(guān)的結(jié)論．你認(rèn)為該同學(xué)實驗方案是否合理．合理（選填“合理”或“不合理”）
（5）若利用圖乙器材還準(zhǔn)備探究“阻力對物體運動的影響”．為完成探究任務(wù)，該同學(xué)需要從下面提供器材中選擇的器材有②（填序號）．提供器材：①砝碼、②毛巾和棉布、③彈簧測力計．

Answer 1

分析 此題中研究了物體動能與質(zhì)量、速度兩個物理量間的關(guān)系，通過控制變量法進行探究是本實驗的突出特點，因此，明確變量與不變量，通過分析現(xiàn)象可得出相應(yīng)的結(jié)論．
探究“阻力對物體運動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關(guān)的實驗器材．

解答 解：（1）A點高于B點，同一鋼球在A點處具有的重力勢能大于在B點處的重力勢能；鋼球從斜面上向下滾動時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以鋼球從A點釋放時，滾動到水平面時的動能較大，速度也較大，即v_l＞v₂；
（2）步驟1和步驟3控制鋼球在斜面上的初始位置相同，滾動到水平面上的速度相同，改變鋼球的質(zhì)量，則是在速度相同的情況下，探究動能與質(zhì)量的關(guān)系；
（3）小球到達水平面時具有動能，推動木塊運動時，一部分動能轉(zhuǎn)移給木塊使木塊運動，一部分克服摩擦，轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故則E_o＞W(wǎng)；
（4）相同的表面對小球的阻力是相同的，通過觀察小球滑行到靜止的距離大小可以判斷出小球的動能大小，即球滑行到靜止的距離越大，小球的動能越大；可以得出動能與速度的關(guān)系，該實驗方案正確；
（5）探究“阻力對物體運動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關(guān)的毛巾和棉布．
故答案為：（1）動；（2）1；（3）＞；（4）合理；（5）②．

點評 本題考查影響物體動能大小的實驗．通過實驗考查了學(xué)生對控制變量法的運用，通過實驗過程在不同實驗中的聯(lián)系，考查了學(xué)生對基本知識的掌握．