Question

【題目】某同學在探究“動能大小與哪些因素有關”的實驗中，設計了圖甲所示的實驗方案，并進行了如下的實驗：

步驟l：讓鋼球從斜面A點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v1，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s1；

步驟2：讓鋼球從斜面B點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v2，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s2

步驟3：改變鋼球的質量讓鋼球從A點由靜止開始下滑，撞擊木塊使木塊移動，記下木塊移動的距離s3．

（1）比較v1、v2，可知vl___________v2（＞/＜/=），原因：鋼球的重力勢能越大，轉化為鋼球的____________能越大。

（2）設計步驟l和步驟2的目的是_______________________。

（3）鋼球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續向前運動，木塊在水平木板上滑行一段距離后停下，如圖甲所示，設木塊克服摩擦力所做的功為W，鋼球與木塊碰撞前的動能為Ek，則Ek______________W（＞/＜/=）。

（4）下列實例中與此實驗比較物體動能大小的方法相同的有（________）

A．認識電流大小時，用水流進行類比；

B．用紅墨水在水中的擴散現象來認識分子是運動的；

C．探究滑動摩擦力大小與壓力大小的關系，應控制接觸面粗糙程度相同；

（5）實驗結束后，該同學拿走木塊，先后將同一小球從同一斜面的不同高度處靜止釋放，記錄小球在相同表面上滑行到靜止的距離，如圖乙所示，根據此現象，小剛得出了動能與速度有關的結論。你認為該同學實驗方案是否合理。________________（合理/不合理）

（6）為了讓質量不同的甲、乙兩球獲得相同的初速度，有同學認為可以不用讓兩球都從同一斜面的同一高度處滾下，而是設計了如丙圖裝置，只要每次讓兩球壓縮彈簧到同樣的形變程度后自然釋放即可．不考慮各種能量損耗，該方法________（合理/不合理）．

Answer 1

【答案】> 動 探究動能大小與速度的關系 > B 合理 不合理

【解析】

(1)[1][2]A點高于B點，小球在A點處具有的重力勢能大于在B點處的重力勢能， 鋼球的重力勢能越大，轉化為鋼球的動能越大，所以當同一小球滑下時，v1大于v2；

(2)[3]在步驟1和步驟2中，物體的質量相同，速度不同，因此是在質量相同的情況下，探究動能與速度的關系；

(3)[4] 小球到達水平面時具有動能，推動木塊運動時，一部分動能轉移給木塊使木塊運動，一部分克服摩擦，轉化成內能，故則Ek>W；

(4)[5]這個實驗中，利用物體A推動物體B的距離來比較物體的動能大小，用到的是轉換法；

A．認識電流大小時，用水流進行類比，用的是類比法，不符合題意；

B．用紅墨水在水中的擴散現象來認識分子是運動的，用的是轉換法，符合題意；

C．研究滑動摩擦力大小與壓力大小的關系，應控制接觸面粗糙程度相同，用的是控制變量法，不符合題意；

(5) [6]相同的表面對小球的阻力是相同的，通過觀察小球滑行到靜止的距離大小可以判斷出小球的動能大小，即球滑行到靜止的距離越大，小球的動能越大；可以得出動能與速度的關系，該實驗方案合理。

(6)[7]兩球壓縮彈簧到同樣的形變程度后，彈簧具有的彈性勢能相同，則轉化成的動能也相同，所以兩個質量不同的小球動能相同，速度會不同，因此該方案不合理。