Question

（2011?常熟市二模）小明為了探究動能的大小與哪些因素有關，他設計了如圖甲、乙所示的實驗．
（1）讓質量相同的兩個小球沿同一光滑圓形軌道分別從A處和B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示．
（2）讓不同質量的兩個小球沿同一光滑斜面分別從A處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示．

上述甲、乙兩組實驗中：
①要探究動能與物體運動速度的關系應選用

甲

圖；
②乙圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是

控制小車剛到達水平面時的速度相同

；
③甲、乙兩組實驗可以得出的結論是

物體的動能大小與物體的質量和速度有關

；
④上述實驗中，利用紙盒被撞后移動的距離大小來比較物體的動能大小，下列的四個實例中與此實驗方法相同的是

AC

；
A．根據磁場對磁體有力的作用來認識磁場；
B、保持電阻大小不變，改變電阻兩端的電壓值，觀察電流如何隨電壓變化而變化；
C．研究電流的大小時，根據電流產生的效應大小來判斷電流的大��；
D．認識電流大小時，用水流進行類比．
⑤如圖丙所示，讓小球從A點靜止釋放，運動到C點時，若一切外力全部消失，則小球會沿

Cb

路線繼續運動，你判斷的依據是

物體不受外力時將保持原來的運動狀態不變

．

Answer 1

分析：（1）動能的大小與物體的質量和物體運動的速度有關，故想探究動能的影響因素，必須用控制變量的思維來考慮，即想探究動能大小與物體運動速度的關系，即需控制小球的質量，改變小球運動到斜面底端的速度（通過改變小球在斜面上的不同的高度來實現）；若想探究動能大小與物體的質量是否有關，即需控制小球在斜面上的高度（即小球到斜面底端的速度），改變小球的質量來進行試驗；
（2）在物理學中，我們經常把一些不易觀察的物理量轉化為便于觀察的物理量，這就是我們所說的轉換法，即在該實驗中，動能的大小不易觀察，于是我們將小球的動能的大小轉換為小球推動木塊移動的距離 來觀察，即小球推動木塊距離越遠，小球所具有的動能就越大；在物理學中經常用的轉換法，請同學們注意區分和理解．
（3）據牛頓第一運動定律知，一切物體在沒有受到任何外力時，總保持靜止狀態和勻速直線運動狀態，故據此分析即可解決該題．

解答：解：①要探究動能與物體運動速度的關系，即需控制小球的質量，改變小球的運動速度，即改變小球在斜面上的高度，故應該是甲圖；
②乙圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是為了控制小車剛到達水平面時的速度相同；
③甲圖實驗能表面小球的動能與小球的運動速度有關，乙圖實驗能表明小球的動能與小球的質量有關，故甲、乙兩組實驗可以得出的結論是：物體的動能大小與物體的質量和速度有關；
④在該題中，利用紙盒被撞后移動的距離大小來比較物體的動能大小是采用了轉換法，故
A、將看不見的磁場的認識轉換為磁場力來觀察，所以這里也采用了轉換法，故該選項正確；
B、保持電阻大小不變，改變電阻兩端的電壓值，觀察電流如何隨電壓變化而變化，這里采用了控制變量法，故該選項不符合題意；
C、把看不見的電流的大小轉換為電流效應的大小，故是轉換法，故該選項符合題意；
D、認識電流大小時，用水流進行類比，這里采用了類比法，故該選項不符合題意．
故選AC．
⑤據牛頓第一運動定律知，讓小球從A點靜止釋放，運動到C點時，若一切外力全部消失，則小球的運動狀態不會改變，即沿Cb路線永遠做勻速直線運動．
故答案為：①甲；②控制小車剛到達水平面時的速度相同；  ③物體的動能大小與物體的質量和速度有關； ④AC；  ⑤Cb；物體不受外力時將保持原來的運動狀態不變．

點評：明確本實驗中研究動能大小的決定因素時運用了控制變量法，反映動能多少時運用了轉換法．