Question

8．小明為研究動能大小與哪些因素有關，設計了如圖實驗，讓小球靜止從斜面上滾下后與固定在右端的彈簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，請結合實驗回答下列問題：
（1）實驗中通過彈簧被壓縮的程度反映小球動能的大��；實驗中讓同一小球從斜面上不同高度滾下，當高度越大（選填“越大”或“越小”）時，觀察到彈簧被壓縮得越短，說明小球動能大小與速度有關．
（2）為了研究動能大小是否和物體質量有關，應該讓不同質量的小球從斜面上相同的高度滾下，這樣做的目的是使小球水平初始速度相等．
（3）實驗中小明發(fā)現小球壓縮彈簧后被彈簧彈回到斜面上，為了研究小球被彈回到斜面上的高度與哪些因素有關，小明分別將玻璃板、木板和毛巾鋪在接觸面（含斜面和平面）上，進行實驗，而保證小球質量和高度相同（選填“相同”或“不同”），發(fā)現當小球在玻璃表面滾動時被彈回的高度最大，在毛巾表面滾動時被彈回的高度最小，因此小明認為小球被彈回的高度與接觸面粗糙程度有關．
（4）小明在（3）實驗所得結論基礎上進行推理，接觸面越光滑小球被彈回的越高，如果接觸面光滑到沒有摩擦，那么小球將D
A．沿著斜面勻速直線運動
B．不能上升到初始高度，最終靜止在平面上
C．上升到初始高度后靜止
D．能上升到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動
（5）小明在（4）中用到一種科學方法，下面哪個定律或原理的得出用到了同一種方法C
A．阿基米德原理             B．杠桿原理             C．牛頓第一定律．

Answer 1

分析 （1）小球動能的多少是通過它對彈簧做功的多少來認識的，對彈簧做功的多少又是通過彈簧被壓縮距離來體現的；物體動能的大小質量和速度兩個因素有關；
（2）研究動能大小的決定因素時，用到控制變量法進行研究；研究動能與質量大小的關系時，需要控制小球的速度相同；從圖中讀出小球的高度；
（3）（4）物體的動能和勢能可以相互轉化，而且在轉化過程中，如果不受阻力，機械能的總量保持不變，如果有阻力作用，則機械能減小，內能增加；
（5）牛頓第一定律是建立在實驗和科學推理相結合的基礎上的．

解答 解：
（1）小球壓縮彈簧，對彈簧做功，做功的多少反映了小球動能的多少，彈簧被壓縮的程度越大，說明小球的動能越大．所以，可以通過彈簧被壓縮的程度來反映小球動能的多少；實驗中讓同一小球從斜面上不同高度滾下，當高度越小時，小球達到水平面上的速度越小，彈簧被壓縮得越短，說明小球動能大小與速度有關；
（2）要研究動能大小與質量的關系，由控制變量法的應用可知：就要控制速度不變，讓質量變化；速度是通過起始點的高度來控制的，所以要控制兩球從同一高度滾下；
（3）斜面實驗中，小球從同一斜面的同一高度滾下，可以讓小球到達水平面上時保持相同的初速度；
（4）接觸面越光滑小球被彈回的越高，由此推理，如果接觸面光滑到沒有摩擦，只有動能和勢能相互轉化，機械能保持不變，那么小球將能上升到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動；
（5）牛頓第一定律：水平面越光滑，對小車的阻力越小，小車運動得越遠，小車的速度減小得越慢；由此推理，當水平面絕對光滑時，運動的小車受到的阻力為0，即小車在水平方向上不受力的作用時，小車將勻速直線運動下去；牛頓第一定律也是在實驗和科學推理相結合的基礎上得出的．
故答案為：
（1）彈簧被壓縮的程度；越大；（2）使小球水平初始速度相等；（3）相同；（4）D；（5）C．

點評 本題主要是對學生科學探究能力的考查，有機滲透對科學態(tài)度、以及科學方法的體驗與應用，在研究多變量的關系時，一定要運用控制變量法，本題是一道難題．