Question

（1）小明同學(xué)利用下圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”．將小球A、B 分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當小球擺動到豎直位置時，將與靜止在水平面上的木塊C 發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止．圖中的擺長L 都相同，θ₁＜θ₂，球A、B 的質(zhì)量分別為m_A、m_B，（m_A＜m_B）．

a．如圖甲、乙所示，同時釋放A、B，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的

 

無關(guān)．
b．如圖甲、乙所示，觀察到B球能將木塊c撞得更遠由此可得出結(jié)論：

 

．
c．圖乙中小球B到達豎直位置時的速度

 

（填“大于”、“小于”或“等于”）圖丙中小球B 到達豎直位置時的速度．如圖乙、丙所示，圖丙中木塊C滑行得更遠些，由此可得出結(jié)論：

 

．
d．若水平面為光滑的（足夠長），該實驗還能得出結(jié)論嗎？

 

，理由

 

（2）小紅在學(xué)習(xí)了機械能的轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用以后，設(shè)計了兩張火車站進站段鐵路工程的設(shè)計方案圖，請你幫她選擇一下，你將選擇

 

圖的設(shè)計方案，結(jié)合你學(xué)到的物理知識，請簡要談?wù)勀氵x擇的理由．理由：

 

．

Answer 1

分析：（1）a、比較甲乙兩圖的速度和質(zhì)量的關(guān)系便可得出結(jié)論；
b、根據(jù)甲、乙兩圖中質(zhì)量和速度的大小關(guān)系，由木塊被小球推動的距離大小判斷小球動能的大小；
c、根據(jù)重力勢能的大小判斷轉(zhuǎn)化成動能的大小關(guān)系；
分析乙、丙兩圖中控制的量和改變的量，得出動能大小和速度的關(guān)系；
d、若水平面光滑，則小球撞擊木塊后，木塊將做勻速直線運動，不會停下來；
（2）火車從斜面上向下運動，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；進站時上坡，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能．

解答：解：（1）a、由甲、乙兩圖知，小球的質(zhì)量不同，由題意知，擺角相同，小球同時到達豎直位置，說明小球的速度大小與小球的質(zhì)量無關(guān)；
b、甲、乙兩圖，小球的速度相同，質(zhì)量不同，且質(zhì)量越大，木塊被推動的距離越大，說明小球的動能越大，可得速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大；
c、乙丙兩圖，小球的質(zhì)量相同，θ₁＜θ₂，所以丙圖小球的速度更大，圖丙中木塊C滑行得更遠些，說明質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大．
d、若水平面為光滑的，木塊在水平面上運動不受摩擦力，小球撞擊木塊后，木塊將做勻速直線運動，不會停下來，無法通過木塊移動的距離來判斷小球動能的大��；
（2）根據(jù)動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化可以知道，丙圖中火車進站時下坡，這一過程中又有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為車的動能，就會使得車速提高，難以剎車．故不合理；
戌圖進站時上坡，將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，即便于剎車，出站時還可以將儲存的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，節(jié)省能源．
故答案為：（1）a、質(zhì)量；b、速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大；c、小于；質(zhì)量相同時，速度越大，動能越大；d、不能；木塊將一直做勻速直線運動，被撞開的距離無法測量；（2）戌；進站的時候可以將一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能儲存起來．

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．