Question

5．如圖甲乙丙所示，在“研究物體動(dòng)能與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，將A、B、C三個(gè)小球先后從同一裝置的h_a、h_b、h_c高處滾下（m_a=m_b＜m_c，h_a=h_c＞h_b），推動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止．

（1）實(shí)驗(yàn)中小球的動(dòng)能是由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來，通過木塊移動(dòng)的距離來判斷小球動(dòng)能的大小．
（2）選擇甲和丙圖探究可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在速度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能越大．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)木塊移動(dòng)的距離較短而不易進(jìn)行觀察和比較，你有什么辦法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)？增大斜面的高度．
（4）某物理興趣小組借助速度傳感器和其他儀器進(jìn)一步得出了兩組數(shù)據(jù)，如表所示：
表一（小球撞擊時(shí)的速度v=8cm/s）

序號(hào)	小球質(zhì)量m/g	小球動(dòng)能E/103J
1	100	32
2	200	64
3	300	96
4	400	128

表二（小球質(zhì)量m=100g）

序號(hào)	小球速度v/cm•s-1	小球動(dòng)能E/103J
1	8	32
2	16	128
3	24	288
4	32

根據(jù)表一數(shù)據(jù)，試寫出小球動(dòng)能與其質(zhì)量關(guān)系式E=m320J/g；
表二中漏填一個(gè)數(shù)據(jù)，漏填的數(shù)據(jù)為512．

Answer 1

分析 （1）影響動(dòng)能的因素是質(zhì)量和速度，影響重力勢(shì)能的因素是質(zhì)量和高度，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；
動(dòng)能的大小通過觀察木塊移動(dòng)的距離來反映出來；
（2）動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，在探究過程中需用到控制變量法；
（3）木塊移動(dòng)的越近，說明重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的動(dòng)能就越小，可以從增強(qiáng)小球的重力勢(shì)能方面考慮；
（4）分析表一中數(shù)據(jù)，得出小球動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系；
分析表二中數(shù)據(jù)，得出小球動(dòng)能與速度的關(guān)系，然后進(jìn)行解答．

解答 解：
（1）小球從斜面上滾下時(shí)，小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能；
實(shí)驗(yàn)中，是通過觀察木塊移動(dòng)的距離的大小，來說明小球?qū)δ緣K做功的多少，從而判斷出小球具有的動(dòng)能的大小，這是轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用；
（2）甲、乙兩圖中，質(zhì)量不同的小球從斜面的同一高度滾下，到達(dá)水平面的速度不同，C球的速度較大，紙盒被推動(dòng)得較遠(yuǎn)，說明小球的動(dòng)能較大，可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在速度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，其動(dòng)能越大；
（3）在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)木塊移動(dòng)的距離較短而不易進(jìn)行觀察和比較，說明小球得到水平面時(shí)的動(dòng)能小，可以增大小球的重力勢(shì)能，即實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以增大斜面的高度；
（4）分析表一中數(shù)據(jù)，小球動(dòng)能隨質(zhì)量的增加而增大，且比值是常數(shù)，說明：小球動(dòng)能與其質(zhì)量成正比，動(dòng)能與質(zhì)量的比值為：$\frac{32×1{0}^{3}J}{100g}$=320J/g；
則動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系式為：E=m320J/g；
分析表二中數(shù)據(jù)，小球動(dòng)能隨速度的增加而增大，且比值是常數(shù)，動(dòng)能與速度的慣性為：E=$\frac{1}{2}$v²；
當(dāng)速度為32cm/s時(shí)，小球的動(dòng)能為：E=$\frac{1}{2}$v²=$\frac{1}{2}$×（32cm/s）²=512×10³J．
故答案為：（1）重力勢(shì)能；木塊移動(dòng)的距離；（2）在速度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；（3）增大斜面的高度；（4）E=m320J/g；512．

點(diǎn)評(píng) 此題是研究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，注意控制小球滾下時(shí)速度的方法；
本題考查物體動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系，主要是考查學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論的能力，有一定的難度，解題時(shí)一定要認(rèn)真．