Question

20．小華為了探究動能的大小與哪些因素有關(guān)，他設(shè)計了如圖甲、乙所示的實驗．
①讓質(zhì)量相同的兩個小球沿同一光滑圓形軌道分別從A處和B處由靜止釋放，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示．
②讓不同質(zhì)量的兩個小球沿同一光滑圓形軌道分別從A處由靜止釋放，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示．上述甲、乙兩組實驗中：

（1）乙圖中讓不同質(zhì)量的兩個小球從同一高度靜止釋放的目的是使小球到達水平面時的初速度相同；
（2）甲、乙兩組實驗分別說明了物體的動能大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)；
（3）上述實驗中，利用紙盒被撞后移動的距離大小來比較物體的動能大小，下列四個實例中與此實驗方法相同的有①③（填序號）；
①根據(jù)磁場對磁體有力的作用來認(rèn)識磁場：
②保持電阻大小不變，改變電阻兩端的電壓值，觀察電流如何隨電壓變化而變化；
③研究電流的大小時，根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)大小來判斷電流的大��；
④認(rèn)識電流大小時，用水流進行類比．
（4）如圖丙所示，讓小球從A點由靜止釋放，運動到C點時，若一切外力全部消失，則小球會沿b（選填a、b、c或d）路線繼續(xù)運動，你判斷的依據(jù)是牛頓第一定律．

Answer 1

分析 （1）動能的大小與物體的質(zhì)量和物體運動的速度有關(guān)，故想探究動能的影響因素，必須用控制變量的思維來考慮，即想探究動能大小與物體運動速度的關(guān)系，即需控制小球的質(zhì)量，改變小球運動到斜面底端的速度（通過改變小球在斜面上的不同的高度來實現(xiàn)）；若想探究動能大小與物體的質(zhì)量是否有關(guān)，即需控制小球在斜面上的高度（即小球到斜面底端的速度），改變小球的質(zhì)量來進行試驗；
（2）在物理學(xué)中，我們經(jīng)常把一些不易觀察的物理量轉(zhuǎn)化為便于觀察的物理量，這就是我們所說的轉(zhuǎn)換法，即在該實驗中，動能的大小不易觀察，于是我們將小球的動能的大小轉(zhuǎn)換為小球推動木塊移動的距離 來觀察，即小球推動木塊距離越遠(yuǎn)，小球所具有的動能就越大；在物理學(xué)中經(jīng)常用的轉(zhuǎn)換法，請同學(xué)們注意區(qū)分和理解．
（3）根據(jù)牛頓第一定律，當(dāng)物體不受外力時，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．

解答 解：
（1）圖中讓不同質(zhì)量的兩個小球從同一高度滾下的目的是為了使小球到達水平面時的初速度相同；
（2）甲圖實驗?zāi)鼙砻嫘∏虻膭幽芘c小球的運動速度有關(guān)，乙圖實驗?zāi)鼙砻餍∏虻膭幽芘c小球的質(zhì)量有關(guān)，故甲、乙兩組實驗可以得出的結(jié)論是：物體的動能大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)；
（3）在該題中，利用紙盒被撞后移動的距離大小來比較物體的動能大小是采用了轉(zhuǎn)換法．
①將看不見的磁場的認(rèn)識轉(zhuǎn)換為磁場力來觀察，所以這里也采用了轉(zhuǎn)換法，故該選項正確；
②保持電阻大小不變，改變電阻兩端的電壓值，觀察電流如何隨電壓變化而變化，這里采用了控制變量法，故該選項不符合題意；
③把看不見的電流的大小轉(zhuǎn)換為電流效應(yīng)的大小，故是轉(zhuǎn)換法，故該選項符合題意；
④認(rèn)識電流大小時，用水流進行類比，這里采用了類比法，故該選項不符合題意．
故選①③．
（4）圖丙所示，讓小球從A點由靜止釋放，運動到C點時，若一切外力全部消失，根據(jù)牛頓第一定律則小球會沿b路線繼續(xù)運動．
故答案為：（1）使小球到達水平面時的初速度相同；（2）速度； 質(zhì)量；（3）①③；（4）b； 牛頓第一定律．

點評 明確本實驗中研究動能大小的決定因素時運用了控制變量法，反映動能多少時運用了轉(zhuǎn)換法．