Question

（2011?廣州模擬）圖甲是研究“物體動能的大小與什么因素有關”的實驗裝置，實驗中讓同一鋼球從光滑斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，碰到同一木塊上．圖乙是研究“牛頓第一定律”的實驗裝置，實驗中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，在粗糙程度不同的平面上運動．請回答以下問題：

（1）甲實驗中小球從不同高度滾下，目的是讓小球到達斜面底端時

速度

不同；設計實驗甲的目的是研究鋼球的

動能

與

速度

的關系；設計實驗乙的目的是研究運動的鋼球

速度減小的快慢

與阻力大小的關系．（選填“速度的大小”、“速度減少的多少”、“速度減少的快慢”）
（2）從力的角度看圖甲，鋼球下落過程中的運動快慢變化主要是因為

重力

的作用，鋼球打擊木塊過程中，使得木塊的速度

增大

（選填“增大”或“減小”），之后木塊又因為受到摩擦力，速度逐漸

減小

（選填“增大”或“減小”）．
從 能量轉化的角度看圖甲，鋼球下落時，是一個能量轉化的過程，將它的

重力勢能

轉化為

動能

．而打擊木塊做功的過程，實質是一個能量轉移的過程．而木塊克服摩擦力做功的過程，又是一個能量轉化的過程，是將其能量轉化為

內能

．
由于圖甲中木塊受到的滑動摩擦力是

一定

的（選填“變化”或“一定”），因此，當我們觀察到鋼球撞擊木塊移動的距離S_A大于S_B時，就可推知前一次的動能更

大

（選填“大”或“小”）一些．

Answer 1

分析：（1）動能的大小和物體的質量、物體運動的速度有關，即在研究動能大小的影響因素時需要運用控制變量的思維來考慮，研究動能與物體的質量是否有關時，即控制小球在斜面上的高度（小球滾動到斜面底端的速度）相同，改變小球的質量，觀察不同情況下小球所推動木塊前進的距離即可判斷；同理，若想判斷小球的動能與物體的質量是否有關，即取相同質量的小球，從斜面的不同高度釋放分析即可．
（2）研究運動的鋼球速度減小的快慢與阻力大小關系的實驗中，如圖乙所示，即需控制鋼球的質量和鋼球在斜面上的高度，改變斜面下面的平面的材料，觀察鋼球運動的距離即可判斷；
（3）在判斷能量的轉化中，先看清該情況下初始狀態(tài)的能量和末了狀態(tài)的能量，故據此即可分清該過程的能量轉化．

解答：解：（1）甲圖是研究動能大小影響因素的實驗裝置，在該圖中的小球的大小是相同的，但所處的高度不同，即兩情況下小球滾動到斜面底端的速度是不同的，故該實驗裝置是用來研究鋼球的動能與其運動速度關系的裝置．分析乙實驗裝置不難看出，兩次的小球是相同的，斜面的高度也是相同的，但斜面底端平面的材料是不同的，且材料越粗糙，其阻力越大，小球在斜面上滾動的越近，即速度減小的越快；故該實驗裝置是用來研究運動的鋼球速度減小快慢與阻力大小關系的實驗裝置．
（2）在甲圖中，鋼球之所以在下落過程中速度越來越快，這是由于受到重力的原因造成的，當鋼球打擊木塊過程中，木塊由靜止變?yōu)檫\動，故該過程使得木塊的速度增大，之后木塊又因為受到摩擦力，速度逐漸減��；
從能量轉化的角度看圖甲，鋼球下落時，其質量不變，高度減小，故其重力勢能減��；同時，其質量不變，速度變快，故其動能變大，所以該過程是將重力勢能轉化為動能的過程；而打擊木塊做功的過程，實質是一個能量轉移的過程．而木塊克服摩擦力做功的過程，又是一個能量轉化的過程，即該過程長消耗了機械能，產生了內能，即是將其能量轉化為內能的過程；
由于滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關，故圖甲中木塊對地面的壓力是不變的，其與地面間的粗糙程度也是不變的，即其所受到的滑動摩擦力是 一定的；同時，當我們觀察到鋼球撞擊木塊移動的距離S_A大于S_B時，即撞擊木塊距離越遠，其對應的鋼球對木塊所做的功就越多，其所具有的動能就越大．
故答案為：（1）速度； 動能； 速度； 速度減小的快慢；（2）受重力； 增大；減��；重力勢能； 動能； 內能； 一定；大．

點評：本題中涉及到兩個實驗，實驗器材與實驗方法有相似的地方：都用到了斜面；都采用了控制變量法與轉換法，學習中注意總結歸納．