Question

6．某小組同學(xué)為了探究動(dòng)能大小以及動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化問題，設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，把三個(gè)質(zhì)量為0.1千克、0.2千克、0.3千克的小球，分別從一光滑斜面滾下，利用DIS測得三個(gè)小球在A、B、C三點(diǎn)位置的速度、高度，如圖所示．表一表示三個(gè)小球在A點(diǎn)時(shí)測得的速度和高度，表二和表三表示三個(gè)小球各自B、C兩點(diǎn)測得的速度、高度．請通過分析表格中數(shù)據(jù)，回答下列問題．
表一（在A點(diǎn)）

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	質(zhì)量 （千克）	速度 （米/秒）	高度 （米 ）	動(dòng)能 （焦）	重力勢能 （焦）
1	0.1	0	0.2	0	0.196
2	0.2	0	0.2	0	0.392
3	0.3	0	0.2	0	0.588

表二（在B點(diǎn)）

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	質(zhì)量 （千克）	速度 （米/秒）	高度 （米 ）	動(dòng)能 （焦）	重力勢能 （焦）
4	0.1	1.4	0.1	0.098	0.098
5	0.2	1.4	0.1	0.196	0.196
6	0.3	1.4	0.1	0.294	0.294

表三（在C點(diǎn)）

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	質(zhì)量 （千克）	速度 （米/秒）	高度 （米 ）	動(dòng)能 （焦）	重力勢能 （焦）
7	0.1	1.98	0	0.196	0
8	0.2	1.98	0	0.392	0
9	0.3	1.98	0	0.588	0

（1）比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)4與7（或5與8或6與9）小球的質(zhì)量、速度和動(dòng)能的關(guān)系，可得到的結(jié)論是：在質(zhì)量相同時(shí)，物體的速度越大，動(dòng)能越大．
（2）比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)4、5、6（或7、8、9）小球的質(zhì)量、速度和動(dòng)能的關(guān)系，可得到的結(jié)論是：當(dāng)物體速度相同時(shí)，物體質(zhì)量越大，動(dòng)能越大．
（3）從上表中還可分析得出：物體的重力勢能與質(zhì)量、高度有關(guān)．
（4）請進(jìn)一步綜合分析三表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4、7或2、5、8或3、6、9的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可歸納得出的結(jié)論是：同一小球從光滑斜面滾下的過程中，機(jī)械能保持不變．

Answer 1

分析 （1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)4與7（或5與8或6與9），根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析答題；
（1）要探究動(dòng)能大小與物體速度的關(guān)系，需保持物體的質(zhì)量相同；則需使物體的速度不同；
（3）重力勢能的大小與物體的質(zhì)量，物體被舉起的高度有關(guān)，當(dāng)高度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，物體被舉得越高，重力勢能越大；
（4）綜合的比較表一、表二和表三中動(dòng)能和重力勢能的和，得出結(jié)論．

解答 解：
（1）比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)4與7（或5與8或6與9）可知，小球的質(zhì)量相同，速度不同，由表中數(shù)據(jù)可知，在質(zhì)量相同時(shí)，物體的速度越大，動(dòng)能越大；
（2）動(dòng)能的大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，在探究過程中要用控制變量法．探究動(dòng)能大小與物體質(zhì)量關(guān)系，應(yīng)使小球速度相同而質(zhì)量不同，據(jù)此可知，應(yīng)選擇序號(hào)為4、5、6（或7、8、9）的小球進(jìn)行比較；通過表中數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：當(dāng)物體速度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；
（3）比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2、3可知，在小球高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力勢能越大；比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4（或2、5或3、6）可知，在小球質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，重力勢能越大；所以分析得出：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量、高度有關(guān)；
（4）綜合分析三表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4、7或2、5、8或3、6、9的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可歸納得出的結(jié)論是：同一小球從光滑斜面滾下的過程中，動(dòng)能和重力勢能的和，即機(jī)械能保持不變．
故答案為：（1）在質(zhì)量相同時(shí)，物體的速度越大，動(dòng)能越大；（2）4、5、6（或7、8、9）；質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；（3）質(zhì)量；高度；（4）機(jī)械能保持不變．

點(diǎn)評 此題是探究動(dòng)能和重力勢能大小的影響因素試驗(yàn)，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用；要掌握此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，在分析時(shí)，要注意表中相同的量和不同的量，得出結(jié)論時(shí)，不要漏掉控制的變量．