Question

圖甲是研究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止滾下，碰到同一木塊上．圖甲是研究“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滾下，在粗糙程度不同的平面上運動．請回答以下問題：
（1）設計圖甲實驗的目的是研究鋼球動能的大小與

速度

的關系；設計圖乙實驗的目的是研究運動的小車與所受

阻力

的關系．
（2）圖甲實驗是通過

木塊運動距離

的大小，說明鋼球對木塊做功的多少，從而判斷鋼球動能的大小；圖乙實驗是通過小車在粗糙程度不同的平面上運動的遠近，推理得出：在理想情況下，運動的物體如果

不受外力作用

，將永遠做勻速直線運動．
（3）請在圖乙中畫出小車所受到的阻力．
（4）我們知道物體的質量和它的速度都能影響物體的動能，請在下面的橫線上寫出怎樣研究物體的動能與質量的關系？

讓不同質量的鋼球，從斜面的相同高度由靜止滾下，然后觀察木塊被推開的距離

．

Answer 1

分析：（1）動能的大小與物體的質量和速度有關，探究動能與質量關系時，控制速度不變；探究動能與速度關系時，控制質量不變；
圖乙中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下，其目的是使小車在水平面運動的起始速度相同，控制速度相同，改變接觸面的粗糙程度，觀察小車運動距離的遠近，反映阻力對物體運動的影響；
（2）圖甲中可利用轉化法研究小球的動能，即讓鋼球撞擊木塊，觀察木塊的滑行距離，可以判斷出動能的大小．
圖乙中物體如果不受外力作用，則運動的物體將一直勻速直線運動狀態；
（3）小車受到的阻力與前進的方向相反，據此畫出阻力的示意圖；
（4）探究物體的動能與速度的關系時，需要讓小球的質量相同，通過改變小球所處位置的高度改變小球的速度大小．

解答：解：
（1）圖甲中讓同一小球從同一個斜面上不同的高度由靜止開始運動，“同一小球”控制了小球的質量不變，“不同高度”小球的高度不同，運動的速度也就不同，因此該實驗探究的是小球動能與速度的關系．
圖乙中小車在同一高度滑下，則到達底端的速度相同，在粗糙程度不同的平面上運動時所受的阻力不同，所以可以探究小車的運動與所受阻力的關系．
（2）圖甲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．
由圖乙可知，接觸面越光滑，物體所受摩擦力越小，物體運動的越遠，所以如果物體不受外力作用，則運動的物體將一直勻速直線運動狀態．
（3）小車所受到的阻力，如圖所示：

（4）研究物體的動能與質量的關系時，應該控制物體的速度大小相同，即讓不同質量的鋼球，從斜面的相同高度由靜止滾下，然后觀察木塊被推開的距離，木塊距離越遠，說明鋼球的動能越大，木塊距離越近，說明鋼球的動能越小．
故答案為：
（1）速度；阻力；
（2）木塊運動距離，不受外力作用；
（3）如圖所示；
（4）讓不同質量的鋼球，從斜面的相同高度由靜止滾下，然后觀察木塊被推開的距離．

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換法，學習中注意總結歸納．