Question

16．某同學在探究“動能大小與哪些因素有關”的實驗中，設計了圖甲所示的實驗方案，并進行了如下的實驗：
步驟1：讓鋼球從斜面A點由靜止開始下滑，到達水平面是的速度為v₁，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₁；
步驟2：讓鋼球從斜面B點由靜止開始下滑，到達水平面是的速度為v₂，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₂；
步驟3：改變鋼球的質量讓鋼球從A點由靜止開始下滑，撞擊木塊使木塊移動，記下木塊移動的距離s₃；
（1）比較v₁，v₂，可知v₁＞v₂．原因：鋼球的重力勢能越大，轉化為鋼球的動能越大．
（2）比較步驟1和步驟3可以探究動能大小和物體質量的關系．
（3）鋼球從斜面上滑下后，碰撞到斜面低端水平放置的木塊后繼續向前運動，兩者在水平木塊上滑行一段時間后停下，如圖甲所示，設木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前都能為E₁，則E₁＞W（選填“＞”“＜”“=”）．
（4）步驟1與步驟2兩次實驗操作中，木塊受到的摩擦力分別為f₁與f₂，且s₁＞s₂，則f₁=f₂．
（5）實驗結束后，該同學拿走木塊，先后將同一斜面的不同高度處靜止釋放，記錄小球在相同表面上滑行到靜止的距離，如圖乙所示，根據此現象，小剛得出了動能與速度有關的結論．你認為該同學實驗方案是否合理合理（選填“合理”或“不合理”）
（6）若利用圖乙器材還準備探究“阻力對物體運動的影響”．為完成探究任務，該同學需要從下面提供器材中選擇的器材有②④（填序號）．提供器材：①砝碼②毛巾③彈簧測力計④棉布．

Answer 1

分析 （1）動能大小與物體的質量和速度有關；
（2）探究動能大小和物體質量的關系，需控制速度相同，改變物體的質量；
（3）物體在運動過程中克服摩擦做功，自身能量減小；
（4）滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關；
（5）探究動能大小與速度的關系，應控制質量相同，改變物體的速度；
（6）探究“阻力對物體運動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關的實驗器材．

解答 解：（1）A點高于B點，同一鋼球在A點處具有的重力勢能大于在B點處的重力勢能；鋼球從斜面上向下滾動時，重力勢能轉化為動能，所以鋼球從A點釋放時，滾動到水平面時的動能較大，速度也較大，即v_l＞v₂；
（2）步驟1和步驟3控制鋼球在斜面上的初始位置相同，滾動到水平面上的速度相同，改變鋼球的質量，則是在速度相同的情況下，探究動能與質量的關系；
（3）小球到達水平面時具有動能，推動木塊運動時，一部分動能轉移給木塊使木塊運動，一部分克服摩擦，轉化成內能，故則E₁＞W；
（4）步驟1與步驟2兩次實驗操作中，木塊對水平面的壓力和接觸面的粗糙程度相同，所受摩擦力相等；
（5）相同的表面對小球的阻力是相同的，通過觀察小球滑行到靜止的距離大小可以判斷出小球的動能大小，即球滑行到靜止的距離越大，小球的動能越大；可以得出動能與速度的關系，該實驗方案正確；
（6）探究“阻力對物體運動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關的毛巾和棉布．
故答案為：（1）動；（2）1；（3）＞；（4）=；（5）合理；（6）②④．

點評 本題考查影響物體動能大小的實驗．通過實驗考查了學生對控制變量法的運用，通過實驗過程在不同實驗中的聯系，考查了學生對基本知識的掌握．