Question

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

使小球到達斜面底端與紙盒相碰時速度相同．

③甲、乙兩組實驗可以得出的結論是

物體質量越大，速度越快，動能越大

；
④實驗時是通過觀察

紙盒被推動的距離的遠近

來比較小球動能的大小，從而得出結論的．若水平面絕對光滑，該實驗還能得出結論嗎？

不能

，理由是：

紙盒一直運動下去，不能根據紙盒移動的距離判斷小球的動能大小

．

Answer 1

分析：①和③實驗過程要采用控制變量法，當研究動能大小與質量的關系時，要讓小球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同當．
研究動能大小與速度的關系時，應選擇同一小球，這樣可以保證小球的質量相同．
鋼球把木塊推出的距離長，說明的動能大，這是一種轉換的方法．
②球起始點的高度，可以反映球的速度．高度相同是為了控制速度相同．
④球對紙盒做功，球把紙盒推出的距離長，說明對紙盒做的功越多，球的動能越大．這是一種轉換的方法．牛頓第一定律：物體在不受力時，總保持勻速直線運動狀態和靜止狀態．

解答：解：
①為了探究動能與物體運動速度的關系，應該保證小球的質量相同，并且讓小球的高度不同，其運動的速度不同，甲圖滿足這兩個條件．
②起始點的高度在這題代表了速度的大小，讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是：使小球到達斜面底端與紙盒相碰時速度相同．
③圖甲中兩個小球的質量相同，但小球撞擊木塊時的速度不同，高度越高的小球運動到底端時速度越大，把木塊撞擊的更遠，因此說明其動能越大；
由此可以得出的結論是：物體質量相等時，運動速度越大，動能越大．
圖乙中兩個小球撞擊木塊時的速度相同，但它們的質量不同，并且質量越大的鋼球把平面上的木塊撞擊的更遠，說明鋼球的動能越大；
由此可以得出的結論是：運動速度相等時，物體質量越大，動能越大．
甲、乙兩組實驗可以得出的結論是：物體質量越大，速度越快，動能越大．
④球對紙盒做功，球把紙盒推出的距離長，說明的動能大這是一種轉換的方法；可由紙盒被推動的距離的遠近，反應物體動能的大小．
若水平面絕對光滑，水平方向上，不受力，根據牛頓第一定律，小車和木塊將勻速直線運動下去，無法通過紙盒移動的距離判斷小球的動能大小．
故答案為：
①甲圖．
②使小球到達斜面底端與紙盒相碰時速度相同．
③物體質量越大，速度越快，動能越大．
④紙盒被推動的距離的遠近；不能；紙盒一直運動下去，不能根據紙盒移動的距離判斷小球的動能大小．

點評：結合控制變量法，找出實驗中的不同點：由小球起始點的高度可以決定小球剛到達水平面時的速度，是此題的核心．
由紙盒距離的長短，來體現鋼球的動能多少，是一種轉換法．