Question

在某次探究活動中，小明對老師給出的“小球在光華斜面由靜止釋放時，所處高度越高，到達斜面低端的速度越大，而與小球質量無關”這一結論產生了質疑．他猜想小球從同一光滑斜面上自由滾到低端時的速度…
猜想一：可能與小球在光滑斜面上的高度有關
猜想二：可能與小球的質量無關
他選擇了一些實驗器材，進行了如圖實驗（圖中A、B、C分別表示小鋼球在第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末所處的位置，鋼球1、2、3的質量關系為m₁＜m₂=m₃）
（1）實驗一是為了驗證猜想______（選填“一”或“二”），通過該實驗他得到的結論是：______．
（2）實驗二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高度處同時由靜止釋放，到達底端時的速度分別為v₂、v₃，請判斷v₂______v₃（選填“＞”“＜”或“=”）．

（3）在完成了以上探究后，小明繼續(xù)進行探究“動能的大小與速度的關系”的實驗三，通過觀察放在M位置的兩個相同木塊被小球推開的距離，他得出了“速度越大，動能越大”的結論，你認為他的結論是否可靠？______（選填“可靠”或“不可靠”）．理由是______．
（4）小明繼續(xù)探究“動能的大小與物體質量的關系”請你幫助小明完成實驗．要求寫出實驗步驟，并寫出判斷實驗結果的分析論證過程．

Answer 1

【答案】分析：（1）圖中兩球所處的高度相同，兩球的質量不同，因此是研究速度與質量的關系，結合兩球的運動情況進行判斷；
（2）實驗二中球的質量相同，高度不同，研究的是速度與高度的關系，在這些異同點中找出解題思路；
（3）動能的決定因素有兩個：質量和速度，應該利用控制變量法進行分析．
解答：解：
（1）實驗一可知；兩球的質量不同，在斜面的高度相同，研究的是速度與質量的關系，即猜想二：由于兩球在水平面上通過的距離相同，所以與質量無關．
故答案為：二；小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時的速度與小球的質量無關．
（2）實驗二中球的質量相同，高度不同，由于兩球在水平面上通過的距離不同，所以與高度有關，因為S₂＜S₃，所以v₂＜v₃；
故答案為：＜．
（3）在研究動能與速度關系時，應該控制兩球的質量相同，在該實驗中兩球的質量不同，因此得出的實驗結論不可靠．
故答案為：不可靠；實驗中沒有使兩球質量相同（或者沒有用到控制變量法）．
（4）步驟：
①將兩個相同的木塊放在平面M位置，然后讓小球1和2從光滑斜面上同一高度自由滾下；
②觀察兩個木塊被推開的距離；
分析論證：
①若小球1推開木塊的距離大，說明在速度相同時，物體質量越小，動能越大；
②若小球2推開木塊的距離大，說明在速度相同時，物體質量越大，動能越大；
③若小球1和小球2推開木塊的距離相等，物體動能的大小與物體的質量無關．
點評：能夠從實驗裝置和器材中知道該實驗采用控制變量法研究問題是解決本題的關鍵，難點再與知道小球滾到底端時的速度的比較是通過同一時刻位置的變化來確定的．