Question

20．小華為了探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)，他設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)．
①讓質(zhì)量相同的兩個(gè)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(dòng)一段距離后靜止，如圖甲所示．
②讓不同質(zhì)量的兩個(gè)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(dòng)一段距離后靜止，如圖乙所示．上述甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中：

（1）乙圖中讓不同質(zhì)量的兩個(gè)小球從同一高度靜止釋放的目的是使小球到達(dá)水平面時(shí)的初速度相同；
（2）甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)分別說明了物體的動(dòng)能大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)；
（3）上述實(shí)驗(yàn)中，利用紙盒被撞后移動(dòng)的距離大小來比較物體的動(dòng)能大小，下列四個(gè)實(shí)例中與此實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，用水流進(jìn)行類比．
（4）如圖丙所示，讓小球從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，你判斷的依據(jù)是牛頓第一定律．

Answer 1

分析 （1）動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)，故想探究動(dòng)能的影響因素，必須用控制變量的思維來考慮，即想探究動(dòng)能大小與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系，即需控制小球的質(zhì)量，改變小球運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)）；若想探究動(dòng)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(jìn)行試驗(yàn)；
（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(shí)驗(yàn)中，動(dòng)能的大小不易觀察，于是我們將小球的動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換為小球推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離 來觀察，即小球推動(dòng)木塊距離越遠(yuǎn)，小球所具有的動(dòng)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(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．

解答 解：
（1）圖中讓不同質(zhì)量的兩個(gè)小球從同一高度滾下的目的是為了使小球到達(dá)水平面時(shí)的初速度相同；
（2）甲圖實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙砻嫘∏虻膭?dòng)能與小球的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，乙圖實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙砻餍∏虻膭?dòng)能與小球的質(zhì)量有關(guān)，故甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是：物體的動(dòng)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(dòng)的距離大小來比較物體的動(dòng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)符合題意；
④認(rèn)識電流大小時(shí)，用水流進(jìn)行類比，這里采用了類比法，故該選項(xiàng)不符合題意．
故選①③．
（4）圖丙所示，讓小球從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，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(yùn)動(dòng)．
故答案為：（1）使小球到達(dá)水平面時(shí)的初速度相同；（2）速度； 質(zhì)量；（3）①③；（4）b； 牛頓第一定律．

點(diǎn)評 明確本實(shí)驗(yàn)中研究動(dòng)能大小的決定因素時(shí)運(yùn)用了控制變量法，反映動(dòng)能多少時(shí)運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法．