Question

12．如圖的甲所示，是設(shè)計的“探究小球的重力勢能大小與哪些因素有關(guān)“的實驗裝置． 其中AB是四分之一光滑圓弧軌道，BC是粗糙的水平面，木塊初始靜止在B點，讓小球從距水平面高h(yuǎn)處由靜止釋放，小球剛好能沿著過A點的切線方向進入圓弧軌軌道，然后與木塊發(fā)生碰撞，木塊運動一段距離后最終停下來．小球可認(rèn)為是光滑的，如圖乙所示，實驗過程的三個步驟中，小球質(zhì)量m₁＜m₂=m₃，小球由靜止釋放的位置距水平面的高度h₁=h₂＜h₃．

①小球由靜止釋放到即將與木塊碰撞的過程中，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能．
②通過觀察木塊移動的距離來比較小球的重力勢能的大小，運用的物理研究方法是轉(zhuǎn)換法
③選擇歩驟一、歩驟二是探究小球的重力勢能大小與小球的質(zhì)量關(guān)系；選擇步驟二、步驟三可探究小球的重力勢能大小與小球的高度的關(guān)系，運用的物理研究方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)影響動能和重力勢能的因素來進行分析，得出結(jié)論；
（2）利用轉(zhuǎn)化法反映重力能的大小，通過木塊移動距離反映小球重力勢能的大小；
（3）探究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)控制小球的高度相同，改變小球的質(zhì)量；探究重力勢能與高度的關(guān)系，應(yīng)控制小球的質(zhì)量相同，改變小球的高度．

解答 解：
（1）圖甲中將小球從圖示位置由靜止釋放，小球向下滑動的過程中，觀察到它的速度越來越大，則小球的動能逐漸增大，重力勢能逐漸減小，所以重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．
（2）該實驗通過木塊移動的距離大小反映小球重力勢能的大小，利用了轉(zhuǎn)換法．
（3）比較歩驟一、歩驟二可以看出小球釋放的高度相同，小球的質(zhì)量不同，木塊移動的距離不同，所以這兩次實驗是探究小球的重力勢能大小與小球質(zhì)量的關(guān)系．
比較歩驟二、歩驟三可以看出小球質(zhì)量相同，小球的釋放高度不同，木塊移動的距離不同，所以這兩次實驗是探究小球的重力勢能大小與小球高度的關(guān)系．
此實驗用到了控制變量法．
故答案為：（1）動能；（2）木塊移動的距離；轉(zhuǎn)換法；（3）小球的質(zhì)量；二；三；小球的高度；控制變量法．

點評 此題是探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗，實驗裝置與以往的課本裝置不同，采用懸掛的小球做實驗，實驗更容易操作，同時考查了學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的能力．