Question

【题目】小红猜想物体动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的 实验，探究动能的大小与哪些因素有关．

（a）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从 A 处和 B 处开始向下运动，然后与放在水平面上的 纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．

（b）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从 B 处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相

碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示． 上述甲、乙两组实验中：

（1）选用图甲探究的是动能与_____的关系，得出的结论是：_____．

（2）物理研究方法有许多，如等效替代法、转换法、类比法、控制变量法、理想实验法，本实验中运 用了两种研究方法，一是_____法：二是转换法．就是用_____来表示小球动能的大小．

（3）有同学将实验装置改进成丙图所示，利用质量相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，

撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较．可以研究铁球的动能大小与_____（选填“质量”或“速 度”）的关系．

（4）该同学还想用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球 的动能大小与质量的关系，这个设计方案是_____（选填“正确”或“错误”）的，原因是_____．

Answer 1

【答案】 速度 当物体的质量相同时，速度越大动能越大 控制变量 纸盒移动的距离 速度 错误 弹簧的压缩程度相同，小球获得的动能相同，对木块做的功相同，木块移动的距离相同

【解析】（1）图甲取质量相等的小球从不同高度滑下，在研究动能与速度的关系；

结论是：质量相等时，速度越大，动能越大。

（2）本实验是典型的控制变量法的应用，即质量和速度都影响动能的大小，实验时分别控制质量或速度相同，研究另一量与动能的关系；同时利用盒子运动的距离来表示小球的动能的大小，是转换法的思想。

（3）弹簧压缩后具有弹性势能，恢复原状时，转化为动能，小球开始运动，弹簧被压缩越厉害，弹性势能越大，转化为动能越多，所以速度越快，所以可以研究铁球的动能大小与速度的关系．

（4）将同一弹簧压缩相同程度后弹簧内有的弹性势能相等，所以转化为动能的大小也相等，推动盒子做功，盒子被推动的距离也是相等的，况且因为两次小球质量不等时，速度也不相等，不符合控制变量的思路，是不能完成实验的，故方案不正确。

答案： (1). 速度 (2). 当物体的质量相同时，速度越大动能越大 (3). 控制变量 (4). 纸盒移动的距离 (5). 速度 (6). 错误 (7). 弹簧的压缩程度相同，小球获得的动能相同，对木块做的功相同，木块移动的距离相同