Question

【題目】某興趣小組提出利用“研究動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置(如圖所示)與所需器材(斜面、木塊、不同質(zhì)量的小鋼球)來探究“影響重力勢能大小的因素”的設(shè)想。請你幫助完成如下實驗方案：

(1)實驗中通過觀察_________________的大小來判斷小球重力勢能的大小。

(2)本實驗中若水平面絕對光滑則不能得出結(jié)論，原因是________________。

(3)實驗中為了要探究重力勢能與物體的質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用圖____，具體的操作方法是讓小球從_____(選填“相同”或“不同”)的高度由靜止?jié)L下。

(4)實驗中要探究重力勢能與物體的高度的關(guān)系應(yīng)選用圖_____，具體的操作方法是讓小球從______(選填“相同”或“不同”)的高度由靜止?jié)L下。

(5)通過比較分析可以得出的結(jié)論是__________________________。

Answer 1

【答案】木塊被推出的距離 鋼球與木塊將一直做勻速直線運動 乙 相同 甲 不同 重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)

【解析】

若一個物體能夠?qū)ν庾龉Γ�我們就說該物體具有能量，在實驗中我們一般將物體具有能量的多少轉(zhuǎn)化為其能對外做功的多少，故此實驗把物體具有的重力勢能的大小轉(zhuǎn)換為木塊被撞擊后運動的距離，距離越遠表明小球的重力勢能越大；如果水平面絕對光滑，小球和木塊將保持勻速直線運動，永遠運動下去，不會有距離遠近的區(qū)別；重力勢能與物體的質(zhì)量和被舉高度有關(guān)，應(yīng)用控制變量法進行分析，在探究重力勢能與其中一個量的關(guān)系時，另一個量要保持不變，最后根據(jù)木塊移動距離的遠近得出結(jié)論。

（1）在該實驗中我們用到了轉(zhuǎn)換的方法，即將小球重力勢能的大小轉(zhuǎn)化為其對木塊做功的多少來比較，即小球推動木塊越遠，其對木塊所做的功就越多，即具有的重力勢能就越大；反之就越少；（2）若水平面絕對光滑，根據(jù)牛頓第一定律，小球和木塊將永遠一直運動下去，沒有運動距離的遠近之分，就不能達到比較距離來比較重力勢能的目的了；（3）為了探究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，實驗中采用質(zhì)量不同的小球，在探究過程中要注意保持物體從同一高度由靜止?jié)L下，所以應(yīng)選擇乙圖進行實驗；（4）若要探究物體重力勢能大小與物體高度的關(guān)系，則需讓同一小球從不同高度滾下，所以應(yīng)選擇甲圖進行實驗；（5）通過比較分析可以得出的結(jié)論是：重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。