Question

23、在探究“動能的大小跟哪些因素有關”的實驗中，采用了如圖a所示的實驗裝置，將木塊放在粗糙的水平面上，讓小球在光滑的斜面上由靜止開始沿斜面向下運動，到達斜面底端的速度只與起點的高度有關，起點越高，到達底端的速度越大；不同質量的小球分別從光滑的斜面上由同一高度靜止下滑，并撞擊水平面上的木塊，被撞木塊運動的距離越長，運動小球所具有的動能越大．現有甲、乙、丙、丁四位同學作出了如下猜想：
甲同學：物體動能的大小可能跟物體的質量有關，質量越大動能越大．
乙同學：物體動能的大小可能跟物體的質量有關，質量越大動能越小大．
丙同學：物體動能的大小可能跟物體的速度有關，速度越大動能越大．
丁同學：物體動能的大小可能跟物體的速度有關，速度越大動能越小．

為了驗證以上四種猜想，同學們采用了如圖a所示的實驗裝置來進行實驗和收集證據，并設計了如下的實驗步驟：
A．如圖b所示，讓同一鋼球分別從不同的高度h₁、h₂（h₁＜h₂）處滾下．
B．記錄木塊運動的距離S₁=0.52m，S₂=0.84m．
C．如圖c所示，讓質量分別位m₁、m₂（m₁＜m₂）的木球、鋼球從同一高度滾下．
D．記錄木塊運動的距離S₁=0.42m，S₂=0.90m．則：
（1）從步驟A、B中可以得出：質量相同時，速度越大的物體具有的動能越

大

．
（2）從步驟C、D中可以得出：速度相同時，質量越小的物體具有的動能越

小

．

Answer 1

分析：（1）步驟A、B中，同一鋼球質量不變，第一次放置的高度小于第二次的高度，這兩次到達斜面底部的速度是不同的，從木塊被撞擊后運動的距離就可以判斷出動能的大小；
（2）步驟C、D中，兩個木球的質量不同，放置的高度相同，它們到達斜面底部的速度相同，從木塊被撞擊后運動的距離就可以判斷出動能的大小．

解答：解：（1）A、B兩個步驟中，選用的是同一鋼球，質量不變，但是第一次球在斜面上的高度小于第二次球在斜面上的高度，當它們到達斜面底部的平面時，第一次鋼球的速度小第二次球的速度，從圖上能夠看出，第一次球把小木塊撞擊的距離小于第二次，因此第二次球具有的動能大．這個實驗說明，在質量相同時，速度越大的物體具有的動能越大．
（2）C、D兩個步驟中，兩個木球在斜面上的高度相同，當它們到達斜面底部時的速度也是相同的，但是木球質量不同，第一次木球質量小于第二次，第二次木塊被撞擊的距離比較大，第二次木球的動能大．這個實驗說明，速度相同時，質量越大的物體具有的動能越大．
故答案為：（1）大；（2）小．

點評：（1）實驗采用了控制變量法的思想，研究動能與質量的關系時，控制速度相同，研究動能與速度的關系時，控制質量相同．
（2）實驗采用了轉換法的思想，小球動能的大小，通過平面上木塊被撞擊的距離來體現．