Question

（1）探究物體的動能：
a．我們知道，在進行科學探究時，常需要對提出的問題進行適當的猜想，而猜想常需有一定的事實依據．根據高速公路上要對車輛進行限速這個信息，我們可以猜想物體的動能可能跟物體運動的

速度

有關，而不同車型的限速值不一樣，又可以讓我們想到動能可能跟物體的

質量

有關．
b．為了探究動能與質量的關系，小明設計了如下實驗：他讓體積不等的實心鋼球從同一斜面的同一高度滾下去撞擊木塊，通過

木塊被推動的距離

來比較鋼球動能大小．小明某次實驗情況如圖甲所示，他根據這次實驗情況得出結論：物體動能大小與質量無關．這個結論與我們已知的結論不符．請你分析他得到該錯誤結論的思路過程：

木塊移動距離相同，由此推測物體動能大小與質量無關

，并請你評估他實驗中的不足：

沒有讓木塊從同一起點開始；沒有意識到體積不同，物體的質量不同

．

（2）探究彈性勢能：
a．如圖乙是研究彈性勢能與形變程度關系的實驗裝置，將小球置于彈簧的右端，將同一個彈簧每次壓縮

不同

的長度（彈簧被壓縮后未超過其彈性限度），松開后小球彈開，鉆入同一位置的相同紙盒，并留在其中，分析比較紙盒

被推動距離

，可得出結論．
b．本實驗中彈簧將小球彈開的過程，是彈簧的彈性勢能轉化為小球

動

能的過程，小球撞擊紙盒的過程，是克服

摩擦力

做功的過程．假若水平面絕對光滑，本實驗將

不能

（選填“能”或“不能”）達到探究目的．
（3）探究物體的重力勢能：（三個木樁在沙中所處的初始深度相同，甲、乙、丙三物體的質量關系為：m_甲=m_乙＜m_丙）
a．比較圖丙中A、B兩木樁扎入沙坑的深度，可以得出的結論是：

質量

一定時，物體的高度越大，具有的重力勢能就越

大

．
b．若圖丙中B、C兩木樁扎入沙坑的深度相同，

能

（選填“能”、“不能”）說明乙、丙的初始的重力勢能相同．
（4）機械能的轉化及其應用
張工、李工兩位是建筑設計師，均受某公司邀請參加某火車站進站段鐵路工程的設計，最后張工上交了如圖丁所示的設計方案圖，李工上交了如圖戊所示的設計方案圖，若你是此公司代表，你將選擇

戊

圖的設計方案，結合你學到的物理知識，請簡要談談你選擇的理由．理由：

火車上坡過程中一部分動能轉化為重力勢能，可以降低車速，容易剎車

．

Answer 1

分析：（1）動能大小的影響因素：質量、速度．質量越大，速度越大，動能越大．
要研究動能與質量的關系，控制了速度相同，質量不同，其速度大小是通過小球開始滾下時所處的高度來反映的．
（2）重力勢能大小的影響因素：質量、被舉的高度．質量越大，高度越高，重力勢能越大．
（3）彈性勢能的影響因素：物體發生彈性形變的程度大小．探究彈性勢能的大小與形變大小的關系，改變彈簧的形變大小，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，觀察木塊被推動距離的遠近來比較彈性勢能的大小；
（4）火車從斜面上向下運動，重力勢能轉化為動能；進站時上坡，動能轉化為重力勢能．
（5）動能的大小用推動木塊的遠近來表示．用控制變量法研究動能大小的影響因素．

解答：解：（1）甲圖中鋼球的體積不同，則質量不同．體積不等的實心鋼球從同一斜面的同一高度滾下去撞擊木塊，是為了控制兩鋼球到達斜面底部時速度相同，通過觀察木塊被推動的距離比較，來說明動能大小與物體的質量有關．
（2）乙圖中改變彈簧的彈性形變大小，因此要將同一個彈簧壓縮不同的長度；運用轉換法，觀察木塊移動距離的遠近來比較彈性勢能的大小．
小球推動紙盒移動一段距離后都要停下來，是因為水平面有摩擦力，木塊克服摩擦做功，機械能轉化為內能；若水平面絕對光滑，木塊就會做勻速直線運動，無法比較木塊移動距離的遠近，達不到探究目的．
（3）丙圖的A、B讓質量相同的物體從不同高度落向插入沙坑中的木樁，通過木樁陷入沙中的深度來反映重力勢能的大小，也就是探究重力勢與高度的關系．若圖丙中B、C兩物塊質量不同，被舉高度不同，但兩木樁扎入沙坑的深度相同，所以能說明說明乙、丙的初始的重力勢能相同．
（4）根據動能與重力勢能的轉化可以知道丁圖中火車進站時下坡，這一過程中又有一部分重力勢能轉化為車的動能，就會使得車速提高，難以剎車．故不合理；戊圖設計中利用車上坡過程中動能轉化為重力勢能，從而可以降低車速，容易剎車．
故答案為：（1）a、速度；質量；b、木塊被推動的距離；木塊移動距離相同，由此推測物體動能大小與質量無關；沒有讓木塊從同一起點開始；沒有意識到體積不同，物體的質量不同；
（2）a、不同；被推距離；b、動；摩擦力；不能；
（3）a、質量；大；b、能；
（4）戊；火車上坡過程中一部分動能轉化為重力勢能，可以降低車速，容易剎車．

點評：（1）掌握動能、重力勢能、彈性勢能的影響因素．
（2）掌握動能和重力勢能的相互轉化．