Question

如圖所示，是“研究動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置。為了探究動能大小與質量的關系．某同學選取了兩個質量不同的小球。

（1）此實驗需要控制哪個因素不變？實驗中是如何控制這個因素的？
（2）小明同學通過查閱資料知道重力勢能的表達式為，動能的表達式為，請你利用這些資料證明為什么這樣做能控制這個因素不變。（小球在斜面上流動時的摩擦阻力忽略不計）

Answer 1

（1）小球撞擊木塊時的速度相等（1分）。讓質量不同的小球從斜面的同一高度自由滑下。（1分）
（2）不計摩擦阻力，則機械能守恒，小球的重力勢能全部轉化為動能，即= （2分），約去質量m，即= 或= （1分），可見小球從斜面上自由滑下速度只與高度有關，而與質量無關（1分）。

分析：（1）動能的大小與物體運動的速度和物體的質量有關，因此，需要控制速度相同；
（2）明確要控制的是速度，而控制的方法是讓小球從同一高度滾下，那么小球在滾下時，若不計摩擦，重力勢能全部轉化為動能，根據這一關系可得出速度與高度的關系，并做出進一步的說明即可．
解答：解：（1）小球撞擊木塊時的速度相等；讓質量不同的小球從斜面的同一高度自由滑下；
（2）證明：不計摩擦阻力，則機械能守恒，小球的重力勢能全部轉化為動能，即mgh=mv²，約去質量m，即v=或 v²=2gh，可見小球從斜面上自由滑下速度只與高度有關，而與質量無關．