Question

（2011?廣州模擬）圖甲是研究“物體動能的大小與什么因素有關(guān)”的實驗裝置，實驗中讓同一鋼球從光滑斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，碰到同一木塊上．圖乙是研究“牛頓第一定律”的實驗裝置，實驗中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，在粗糙程度不同的平面上運動．請回答以下問題：

（1）甲實驗中小球從不同高度滾下，目的是讓小球到達斜面底端時

速度

不同；設(shè)計實驗甲的目的是研究鋼球的

動能

與

速度

的關(guān)系；設(shè)計實驗乙的目的是研究運動的鋼球

速度減小的快慢

與阻力大小的關(guān)系．（選填“速度的大小”、“速度減少的多少”、“速度減少的快慢”）
（2）從力的角度看圖甲，鋼球下落過程中的運動快慢變化主要是因為

重力

的作用，鋼球打擊木塊過程中，使得木塊的速度

增大

（選填“增大”或“減小”），之后木塊又因為受到摩擦力，速度逐漸

減小

（選填“增大”或“減小”）．
從 能量轉(zhuǎn)化的角度看圖甲，鋼球下落時，是一個能量轉(zhuǎn)化的過程，將它的

重力勢能

轉(zhuǎn)化為

動能

．而打擊木塊做功的過程，實質(zhì)是一個能量轉(zhuǎn)移的過程．而木塊克服摩擦力做功的過程，又是一個能量轉(zhuǎn)化的過程，是將其能量轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能

．
由于圖甲中木塊受到的滑動摩擦力是

一定

的（選填“變化”或“一定”），因此，當我們觀察到鋼球撞擊木塊移動的距離S_A大于S_B時，就可推知前一次的動能更

大

（選填“大”或“小”）一些．

Answer 1

分析：（1）動能的大小和物體的質(zhì)量、物體運動的速度有關(guān)，即在研究動能大小的影響因素時需要運用控制變量的思維來考慮，研究動能與物體的質(zhì)量是否有關(guān)時，即控制小球在斜面上的高度（小球滾動到斜面底端的速度）相同，改變小球的質(zhì)量，觀察不同情況下小球所推動木塊前進的距離即可判斷；同理，若想判斷小球的動能與物體的質(zhì)量是否有關(guān)，即取相同質(zhì)量的小球，從斜面的不同高度釋放分析即可．
（2）研究運動的鋼球速度減小的快慢與阻力大小關(guān)系的實驗中，如圖乙所示，即需控制鋼球的質(zhì)量和鋼球在斜面上的高度，改變斜面下面的平面的材料，觀察鋼球運動的距離即可判斷；
（3）在判斷能量的轉(zhuǎn)化中，先看清該情況下初始狀態(tài)的能量和末了狀態(tài)的能量，故據(jù)此即可分清該過程的能量轉(zhuǎn)化．

解答：解：（1）甲圖是研究動能大小影響因素的實驗裝置，在該圖中的小球的大小是相同的，但所處的高度不同，即兩情況下小球滾動到斜面底端的速度是不同的，故該實驗裝置是用來研究鋼球的動能與其運動速度關(guān)系的裝置．分析乙實驗裝置不難看出，兩次的小球是相同的，斜面的高度也是相同的，但斜面底端平面的材料是不同的，且材料越粗糙，其阻力越大，小球在斜面上滾動的越近，即速度減小的越快；故該實驗裝置是用來研究運動的鋼球速度減小快慢與阻力大小關(guān)系的實驗裝置．
（2）在甲圖中，鋼球之所以在下落過程中速度越來越快，這是由于受到重力的原因造成的，當鋼球打擊木塊過程中，木塊由靜止變?yōu)檫\動，故該過程使得木塊的速度增大，之后木塊又因為受到摩擦力，速度逐漸減小；
從能量轉(zhuǎn)化的角度看圖甲，鋼球下落時，其質(zhì)量不變，高度減小，故其重力勢能減小；同時，其質(zhì)量不變，速度變快，故其動能變大，所以該過程是將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程；而打擊木塊做功的過程，實質(zhì)是一個能量轉(zhuǎn)移的過程．而木塊克服摩擦力做功的過程，又是一個能量轉(zhuǎn)化的過程，即該過程長消耗了機械能，產(chǎn)生了內(nèi)能，即是將其能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程；
由于滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，故圖甲中木塊對地面的壓力是不變的，其與地面間的粗糙程度也是不變的，即其所受到的滑動摩擦力是 一定的；同時，當我們觀察到鋼球撞擊木塊移動的距離S_A大于S_B時，即撞擊木塊距離越遠，其對應(yīng)的鋼球?qū)δ緣K所做的功就越多，其所具有的動能就越大．
故答案為：（1）速度； 動能； 速度； 速度減小的快慢；（2）受重力； 增大；減小；重力勢能； 動能； 內(nèi)能； 一定；大．

點評：本題中涉及到兩個實驗，實驗器材與實驗方法有相似的地方：都用到了斜面；都采用了控制變量法與轉(zhuǎn)換法，學習中注意總結(jié)歸納．