Question

探究“物體的動能與勢能”
（1）在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓質(zhì)量不同的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，能將木塊撞出一段距離．如圖1甲所示．請回答下列問題：
①從同一高度由靜止釋放的目的是

保持速度相同

_，該實驗的目的是研究鐵球的動能大小與

質(zhì)量

（選填“質(zhì)量”或“速度”）的關(guān)系．該實驗鐵球的速度是指鐵球從斜面由靜止?jié)L下到水平面與木塊碰撞

前

（選填“前”、“后”或“前、后均可”）的速度，它是通過

高度

（選填“高度”或“質(zhì)量”）來改變的．
該實驗是通過觀察木塊被撞后移動的距離，來判斷出

鐵球

（“鐵球”或“木塊”）具有的動能的大小．
②圖1乙是高速公路的限速牌，限制車速實際上是限制車的

質(zhì)量

，但是不同車型的車限速卻不一樣，原因是

不同的車型質(zhì)量不同

．
（2）探究物體的重力勢能（甲、乙、丙三物體的質(zhì)量關(guān)系為：m_甲=m_乙＜m_丙，木樁起始位置高度相同）
①比較圖2中A、B兩木樁扎入沙坑的深度，可以得出的結(jié)論是：質(zhì)量一定時，物體的高度越大，具有的重力勢能就

越大

．
②若圖2中B、C兩木樁扎入沙坑的深度相同，

能

（選填“能”、“不能”）說明乙、丙的重力勢能相同，你的理由是

兩木樁扎入沙坑的深度相同

．
（3）圖3是上海“明珠線”某輕軌車車站的設(shè)計方案圖，與站臺連接的軌道有一定的坡度．請你從節(jié)能的角度分析這樣設(shè)計的優(yōu)點．

車進(jìn)站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機(jī)械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用

．

Answer 1

分析：（1）鐵球從同一高度由靜止釋放，到達(dá)斜面底部的速度相同．
動能大小跟質(zhì)量和速度有關(guān)，在探究動能跟速度關(guān)系時，控制質(zhì)量不變，多次改變速度大小；在探究動能跟質(zhì)量關(guān)系時，控制速度大小不變，多次改變質(zhì)量大小．
（2）鐵球動能大小通過鐵球推動木塊運動距離來反映．鐵球撞擊木塊運動，木塊運動距離越長，鐵球?qū)δ緣K做功越多，鐵球的動能越大．

解答：解：（1）甲圖中質(zhì)量不同的鐵球從同一高度由靜止釋放的目的是鐵球到達(dá)水平面獲得的初速度相同，控制速度大小相等，改變鐵球的質(zhì)量，可以探究動能大小跟質(zhì)量的關(guān)系．
（2）乙圖中對不同的車型進(jìn)行限速，原因是不同車型質(zhì)量不同，行駛過程中具有的動能不同．限速可以起到減少事故發(fā)生的作用；
（3）圖2中是研究重力勢能的影響因素，因為甲乙質(zhì)量相同，比較圖2中A、B兩木樁扎入沙坑的深度，可以得出的結(jié)論是：質(zhì)量一定時，物體的高度越大，具有的重力勢能就越大．乙丙的質(zhì)量雖然不同，但若圖2中B、C兩木樁扎入沙坑的深度相同，仍能說明說明乙、丙的重力勢能相同；
（4）圖3設(shè)計中在車進(jìn)站時，車要停下來，而車此時是有很大的動能，若剎車，就把這些動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損耗，如果進(jìn)站是上坡，可以把動能轉(zhuǎn)化為重力勢能貯存起來，在出站時若是下坡，則可以把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用．過觀察鐵球推動木塊運動距離大小來說明鐵球?qū)δ緣K做功多少，從而反映鐵球動能的大小．車進(jìn)站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機(jī)械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用．
故答案為：（1）①保持速度相同；質(zhì)量；前；高度；鐵球；②質(zhì)量；不同的車型質(zhì)量不同；
（2）①越大；②能；兩木樁扎入沙坑的深度相同；
（3）車進(jìn)站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機(jī)械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用．

點評：本題考查了動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用．物體重力勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵是看物體的速度和高度怎么變化．