Question

16．某同學(xué)在探究“動能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)：
步驟1：讓鋼球從斜面A點(diǎn)由靜止開始下滑，到達(dá)水平面是的速度為v₁，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₁；
步驟2：讓鋼球從斜面B點(diǎn)由靜止開始下滑，到達(dá)水平面是的速度為v₂，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₂；
步驟3：改變鋼球的質(zhì)量讓鋼球從A點(diǎn)由靜止開始下滑，撞擊木塊使木塊移動，記下木塊移動的距離s₃；
（1）比較v₁，v₂，可知v₁＞v₂．原因：鋼球的重力勢能越大，轉(zhuǎn)化為鋼球的動能越大．
（2）比較步驟1和步驟3可以探究動能大小和物體質(zhì)量的關(guān)系．
（3）鋼球從斜面上滑下后，碰撞到斜面低端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運(yùn)動，兩者在水平木塊上滑行一段時間后停下，如圖甲所示，設(shè)木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前都能為E₁，則E₁＞W(wǎng)（選填“＞”“＜”“=”）．
（4）步驟1與步驟2兩次實(shí)驗(yàn)操作中，木塊受到的摩擦力分別為f₁與f₂，且s₁＞s₂，則f₁=f₂．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該同學(xué)拿走木塊，先后將同一斜面的不同高度處靜止釋放，記錄小球在相同表面上滑行到靜止的距離，如圖乙所示，根據(jù)此現(xiàn)象，小剛得出了動能與速度有關(guān)的結(jié)論．你認(rèn)為該同學(xué)實(shí)驗(yàn)方案是否合理合理（選填“合理”或“不合理”）
（6）若利用圖乙器材還準(zhǔn)備探究“阻力對物體運(yùn)動的影響”．為完成探究任務(wù)，該同學(xué)需要從下面提供器材中選擇的器材有②④（填序號）．提供器材：①砝碼②毛巾③彈簧測力計(jì)④棉布．

Answer 1

分析 （1）動能大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)；
（2）探究動能大小和物體質(zhì)量的關(guān)系，需控制速度相同，改變物體的質(zhì)量；
（3）物體在運(yùn)動過程中克服摩擦做功，自身能量減��；
（4）滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（5）探究動能大小與速度的關(guān)系，應(yīng)控制質(zhì)量相同，改變物體的速度；
（6）探究“阻力對物體運(yùn)動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材．

解答 解：（1）A點(diǎn)高于B點(diǎn)，同一鋼球在A點(diǎn)處具有的重力勢能大于在B點(diǎn)處的重力勢能；鋼球從斜面上向下滾動時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以鋼球從A點(diǎn)釋放時，滾動到水平面時的動能較大，速度也較大，即v_l＞v₂；
（2）步驟1和步驟3控制鋼球在斜面上的初始位置相同，滾動到水平面上的速度相同，改變鋼球的質(zhì)量，則是在速度相同的情況下，探究動能與質(zhì)量的關(guān)系；
（3）小球到達(dá)水平面時具有動能，推動木塊運(yùn)動時，一部分動能轉(zhuǎn)移給木塊使木塊運(yùn)動，一部分克服摩擦，轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故則E₁＞W(wǎng)；
（4）步驟1與步驟2兩次實(shí)驗(yàn)操作中，木塊對水平面的壓力和接觸面的粗糙程度相同，所受摩擦力相等；
（5）相同的表面對小球的阻力是相同的，通過觀察小球滑行到靜止的距離大小可以判斷出小球的動能大小，即球滑行到靜止的距離越大，小球的動能越大；可以得出動能與速度的關(guān)系，該實(shí)驗(yàn)方案正確；
（6）探究“阻力對物體運(yùn)動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關(guān)的毛巾和棉布．
故答案為：（1）動；（2）1；（3）＞；（4）=；（5）合理；（6）②④．

點(diǎn)評 本題考查影響物體動能大小的實(shí)驗(yàn)．通過實(shí)驗(yàn)考查了學(xué)生對控制變量法的運(yùn)用，通過實(shí)驗(yàn)過程在不同實(shí)驗(yàn)中的聯(lián)系，考查了學(xué)生對基本知識的掌握．