Question

14．小明同學在探究“物體動能大小與那些因素有關(guān)的”實驗中，他猜想“物體動能大小可能與物體速度大小有關(guān)”，所用的實驗裝置如圖1所示．A為小球，B為木塊．
（1）前兩次的實驗數(shù)據(jù)如表．在第3次實驗中，木塊移動的距離如圖2所示，a為木塊左側(cè)面的初位置，b為木塊左側(cè)面的末位置．將表中的空格填寫完整．

次數(shù)	小球的質(zhì)量m	小球下落的高度h	小球到達底端的速度υ	木塊移動的距離s/cm	小球的動能Ek
l	大	h0	υ0	60.8	大
2	中	h0	υ0	48.2	中
3	小	h0	υ0	24.5	小

（2）該實驗物體的動能是指物體A（A/B）的動能．
（3）該實驗物體動能的大小是通過B被撞的距離大小來反映的．該實驗物體的速度是指物體A從斜面上靜止?jié)L下與物體B碰撞時碰前A（碰前A/碰后A/碰前B/碰后B）的速度，它是通過改變高度（高度/質(zhì)量）來改變的．
（4）該實驗的探究結(jié)論是小球速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大．
（5）如果第1次實驗中，木塊運動到了長木板的末端之外．在不更換實驗器材的條件下，解決的辦法是：降低小球開始下落時的高度．
（6）如果用圓柱體代替小球做該實驗，其好處之一是有利于使木塊沿著與木板平行的方向運動．
（7）小明同學想在圖1基礎(chǔ)上繼續(xù)探究物體動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，請你幫他設計實驗，寫出簡要的實驗步驟及論證方法：實驗步驟：讓不同質(zhì)量的小球從斜面的同一高度滾下，觀察木塊被推動距離的大小．
論證方法：如果兩次實驗中木塊被推動距離相同，說明動能和物體的質(zhì)量無關(guān)；如果兩次實驗中木塊被推動距離不同，說明動能和物體的質(zhì)量有關(guān)．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖2讀出距離，得出動能的大��；
（2）動能的決定因素有兩個：質(zhì)量和速度，要利用控制變量法去研究．研究與速度關(guān)系時要保證質(zhì)量相同，速度不同．研究與質(zhì)量關(guān)系時，要保證速度相同，質(zhì)量不同．
（3）小球速度的大小是通過改變小球在斜面上的高度實現(xiàn)的，小球動能的大小是通過物體B被推動移動的距離體現(xiàn)的．從刻度尺上可以讀出木塊移動的距離；根據(jù)木塊移動的距離，來判斷小球動能的大小，木塊移動的越遠，動能越大．
（4）從圖中數(shù)據(jù)可以看出，小球速度大小不變，根據(jù)木塊移動的距離來判斷小球的質(zhì)量與動能的關(guān)系；
（5）木塊移動的越遠，說明重力勢能轉(zhuǎn)化的動能就越大，可以從減小小球的重力勢能方面考慮；
（6）用圓柱體代替小球做該實驗的好處，可以從木塊的運動方向來解釋．
（7）探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，需保持深度相同，質(zhì)量不同．

解答 解：（1）由圖知，刻度尺的分度值為1cm，示數(shù)為24.5cm；
推動木塊移動的距離最小，動能最��；
（2）該實驗研究的主體是小球A，研究的是小球A動能的大小與速度和質(zhì)量的關(guān)系；
（3）該實驗中小球動能的大小是通過B被撞距離的遠近體現(xiàn)的，B被撞的越遠，說明小球的動能越大，被撞的越近，說明小球的動能越小，這里采用了轉(zhuǎn)換法的思想；
該實驗物體的速度是指物體A從斜面上靜止?jié)L下與物體B碰撞時碰撞前A的速度，這個速度的大小是通過控制小球A在斜面上的高度改變的；
（4）從圖中所給數(shù)據(jù)，可以知道：小球速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大
（5）木塊運動到了長木板的末端之外，可以減小木塊的動能，也就是減小小球的重力勢能，即降低小球開始下落時的高度；
（6）用圓柱體代替小球做該實驗，其好處之一是：有利于使木塊沿著與木板平行的方向運動．
（7）要得出木塊動能與質(zhì)量的關(guān)系，需使小球的質(zhì)量不同，深度相同，即從同一高度由靜止?jié)L下．
故答案為：（1）24.5；�。�
（2）A；
（3）B被撞的距離大��； 碰前A；高度；
（4）小球速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大；
（5）降低小球開始下落時的高度；
（6）有利于使木塊沿著與木板平行的方向運動；
（7）實驗步驟：讓不同質(zhì)量的小球從斜面的同一高度滾下，觀察木塊被推動距離的大�。�
     論證方法：如果兩次實驗中木塊被推動距離相同，說明動能和物體的質(zhì)量無關(guān)；如果兩次實驗中木塊被推動距離不同，說明動能和物體的質(zhì)量有關(guān)．

點評 兩種物理學方法的使用：
①由木塊在水平面上移動的距離遠近來體現(xiàn)球的動能多少，是一種轉(zhuǎn)換法；
②動能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)，實驗時用控制變量法分別探究．
本題考查物體動能與質(zhì)量的關(guān)系，主要是考查學生根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論的能力，有一定的難度，解題時一定要認真．