Question

19．小宇用如圖所示的裝置探究“動能的大小與哪些因素有關”．實驗步驟如下：
（1）將質量為m的小球從光滑斜面的A處由靜止釋放，滾下后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示．
（2）將質量為m的小球從光滑斜面的B處由靜止釋放，滾下后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示．
（3）將質量為2m的小球從光滑斜面的B處由靜止釋放，滾下后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止，如圖丙所示．

根據上述三次實驗，回答下列問題：
（1）實驗中是通過觀察木塊被撞出的距離的大小來反映小球的動能大小的，這種方法叫做轉換法；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．
（2）為探究動能大小與物體運動速度的關系，應選用甲乙兩個圖來分析．得到的實驗結論是當質量一定時，速度越大，動能越大．
（3）分析乙、丙兩圖，得到的實驗結論是當速度一定時，質量越大，動能越大．

Answer 1

分析 （1）本實驗通過比較小球推動木塊運動距離的大小，判斷小球動能的大小；小球把木塊推出的距離長，說明它原來具有的動能大，這是一種轉換法的思想；
如果水平面絕對光滑，小球和木塊將保持勻速直線運動，永遠運動下去；
（2）實驗過程要采用控制變量法，當研究動能大小與速度的關系時，應選擇同一小球，這樣可以保證球的質量相同；
（3）當研究動能大小與質量的關系時，要讓小球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同．

解答 解：（1）小球推動木塊移動的距離越大，說明小球對木塊做的功越多，也反映了小球具有的動能越大；所以實驗中通過觀察木塊被撞出的距離的大小來反映小球的動能大小的；木塊移動的距離長短反映了物體動能的大小，這種方法叫做轉換法；
若水平面絕對光滑，根據牛頓第一定律，小球和木塊將永遠一直運動下去，沒有運動距離的遠近之分，就不能達到比較距離來比較動能的目的了；
（2）為探究動能大小與物體運動速度的關系，應控制小球的質量一定，讓小車從不同的高度開始滑下，到達底面時的速度不同，故選用甲乙兩圖來分析；
比較兩次的實驗可知，速度越大，推動木塊移動的距離越大，對木塊做功越多，故可以得出結論：當質量一定時，速度越大，動能越大；
（3）分析乙、丙兩圖，控制小球開始滑下時的高度相同，到達底面時的速度相同，而小球的質量不同，質量越大推動木塊移動的距離越大，對木塊做功越多；得到的實驗結論是當速度一定時，質量越大，動能越大．
故答案為：（1）木塊被撞出的距離；轉換法；不能；（2）甲乙；當質量一定時，速度越大，動能越大；（3）當速度一定時，質量越大，動能越大．

點評 本實驗中研究動能大小的決定因素時運用了控制變量法，反映動能大小時運用了轉換法，要掌握這兩種方法的應用．