Question

16．小紅猜想動能的大小可能與物體質量和運動速度有關，于是設計了如圖甲、乙所示的實驗，探究動能的大小與哪些因素有關．

（1）讓質量相同的兩個小球沿同一光滑斜面分別從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，如圖乙所示．
根據上述甲、乙兩組實驗，回答下列問題：
①乙圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是兩球到達水平面時，具有相同的速度．
②選用圖甲探究的是動能與速度的關系，得出的結論是：當物體的質量相同時，速度越大動能越大．
③選用圖乙探究的是動能與質量的關系，得出的結論是：當物體的運動速度相同時，質量越大動能越大．
④物理研究方法有許多，如等效替代法、類比法、理想實驗法、控制變量法；本實驗中運用了兩種研究方法，一是控制變量法；二是轉換法，就是用紙盒移動的距離長短來表示小球動能的大小．

Answer 1

分析 影響動能大小的因素有質量和速度，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，要讓鋼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．

解答 解：（1）乙圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下，這樣它們到達斜面底端的運動速度相等；
（2）選用圖甲，讓質量相同的小球沿斜面的不同高度由靜止滾下，撞擊水平板上的木塊，這是控制了質量相同，目的是探究物體的動能與運動速度的關系，能得出的結論是：當物體的質量相同時，速度越大動能越大；
（3）選用圖乙，讓質量不同的小球，由斜面的同一高度滾下，撞擊水平板上的木塊，這是控制了小球的運動速度相同，目的是探究物體的動能與質量的關系，能得出的結論是：當物體的運動速度相同時，質量越大動能越大；
（4）因物體的動能與質量和速度有關，所以當研究與其中一個因素關系時，應采取控制變量法；實驗中通過觀察木塊被撞擊后運動的距離的大小來間接判斷物體動能的大小，這種研究問題的方法是轉換法．
故答案為：①速度；②速度；當物體的質量相同時，速度越大動能越大；③質量；當物體的運動速度相同時，質量越大動能越大；④控制變量．

點評 解決此類問題要會利用控制變量法和轉換法，探究影響動能的大小因素，是中考探究實驗考查的重點．