Question

5．在探究“動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗后．小明用下列器材進行課外活動：中間有溝槽的木質(zhì)軌道（如圖，其中AB部分傾斜并與平直部分BC平滑連接，溝槽較為光滑）、大小與溝槽相當(dāng)?shù)牟Ａ�球、鐵球各一只、輕質(zhì)彈簧、刻度尺各一個．
（1）利用這套器材進行實驗時．可以通過比較彈簧被壓縮的程度來比較小球動能的大小，這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”．下面的四個研究實例中也采用這種方法的是C
A．學(xué)習(xí)電壓時，我們可以通過對比水壓來認識它
B．探究串聯(lián)電路電阻的關(guān)系時，通過分析總電阻與各導(dǎo)體電阻產(chǎn)生的效果來認識
C．探究電功大小跟哪些因素有關(guān)時，通過小燈泡的亮度來比較電功大小
D．探究電流與電壓關(guān)系時，控制電阻不變，研究電流與電壓關(guān)系
（2）為了研究動能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)讓玻璃球和鐵球分別從軌道的同一高度處釋放．
（3）物理老師課上告訴同學(xué)們“重力勢能的大小與物體被舉起的高度成正比”．善于動腦的小明利用上述器材，設(shè)計了一個研究彈簧彈性勢能E與壓縮量x之間關(guān)系的實驗方案．
小明的實驗步驟如下：
①用同一小球?qū)�彈簧壓縮并測量出壓縮量x；
②松手釋放小球并在木板上記下小球上沖到達的最高位置；
③用刻度尺測量出小球上升的高度h．小明重復(fù)上述實驗記錄如表，假設(shè)小球到達最高點時彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，彈簧的彈性勢能E與彈簧壓縮量x的平方成正比關(guān)系．

實驗次數(shù)	彈簧壓縮量x（cm）	上升高度h（cm）
1	1.00	1.50
2	2.00	6.00
3	3.00	13.50
4	4.00	24.00

Answer 1

分析 （1）小球動能的多少是通過它對彈簧做功的多少來認識的，對彈簧做功的多少又是通過彈簧被壓縮距離來體現(xiàn)的．要知道哪種方法是否是轉(zhuǎn)換法，就要分別知道它們分別是什么研究方法．
（2）物體動能的大小質(zhì)量和速度兩個因素有關(guān)，因此要用到控制變量法進行研究．研究動能與質(zhì)量大小的關(guān)系時，需要控制小球的速度相同．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，比較物體提升高的高度的倍數(shù)是否與彈簧壓縮量的變化倍數(shù)相同即可確定是否成正比．

解答 解：（1）小球壓縮彈簧，對彈簧做功，做功的多少反映了小球動能的多少，彈簧被壓縮的程度越大，說明小球的動能越大．所以，可以通過彈簧被壓縮的程度來反映小球動能的多少．
A、用水壓來描述電壓是一種類比法．
B、探究串聯(lián)電路電阻的關(guān)系時，通過分析總電阻與各導(dǎo)體電阻在電路中產(chǎn)生的效果來認識，這是一種等效替代法．
C、探究電功大小跟哪些因素有關(guān)時，通過小燈泡的亮度來比較電功大小是一種轉(zhuǎn)換法．
D、探究電流與電壓、電阻關(guān)系時，控制電阻（電壓）不變，研究電流與電壓（電阻）關(guān)系是控制變量法．
（2）要研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，由控制變量法的應(yīng)用可知：就要控制速度不變，讓質(zhì)量變化．速度是通過起始點的高度來控制的．所以要控制兩球從同一高度滾下．
（3）由表中數(shù)據(jù)知：當(dāng)壓縮量由1.00cm變?yōu)?.00cm時，壓縮量變?yōu)?倍．而反映彈簧彈性勢能大小的小球的高度是從1.50cm變成了5.99cm，是原來的4倍，所以彈簧的彈性勢能E與壓縮量x不成正比．進一步分析，應(yīng)該與壓縮量x的平方成正比．
故答案為：（1）彈簧被壓縮的程度；C；（2）軌道的同一高度處；（3）壓縮量x的平方；正比．

點評 本題考查學(xué)生對動能的影響因素化的掌握情況，在研究多變量的關(guān)系時，一定要運用控制變量法．