Question

小宇用如圖所示的裝置探究“動能的大小與什么因素有關？”的實驗步驟如下：

（1）將質量為m的小球從光滑斜面上的A處靜止釋放，滾下后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示．
（2）將質量為m的小球從光滑斜面上的B處靜止釋放，滾下后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示．
（3）將質量為2m的小球從光滑斜面上的B處靜止釋放，滾下后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動一段距離后靜止，如圖丙所示．
根據上述三次實驗，回答下列問題：
①實驗中小球動能的大小是通過觀察比較______反映出來的，這里用到了物理學研究問題的一種______方法（選填“直接測量”、“放大”或“轉換”）；
②為了探究動能的大小與物體運動速度的關系，應選用______兩個圖來分析，并由此得出的實驗結論是______；
③分析乙、丙兩圖，得到的實驗結論是______；其中小球在光滑斜面上從B處滾到底端的過程中，小球的______能轉化為______能．

Answer 1

解：①小球動能大小不能直接測量，而是通過小球推動木塊在水平面上移動的距離來反映．采用了轉換法．
②甲乙兩圖中兩球的高度不同，這樣到達底端的速度不同，但它們的質量相同，所以可以探究動能與質量大小的關系；質量越大的小球把平面上的木塊撞擊的更遠，說明小球的動能越大，由此可以得出的結論是：物體質量一定時，運動速度越大，動能越大．
③乙丙圖中兩球的質量不同，高度相同，到達底端的速度不同，所以可以探究動能與運動速度大小的關系；高度越高的小球運動到底端時速度越大，把木塊撞擊的更遠，因此說明其動能越大；由此可以得出的結論是：在運動速度一定時，物體質量越大，動能越大；
小球在光滑斜面上從B處滾到底端的過程中，高度減小重力勢能減小，速度變快，動能增加，重力熱能轉化為動能．
故答案為：①木塊在水平面上移動的距離；轉換；②甲乙；質量相同的物體，速度越大，動能越大；③速度相同的物體，質量越大，動能越大；重力勢；動．
分析：①當要研究的物理量不易直接測量時，都要想辦法把它們的大小間接表示出來．這種研究物理問題的方法叫轉換法．小球動能的大小不能直接用眼睛觀察，而是通過觀察小球推動木塊所做的功的大小來反映，小球推動木塊越遠，做功越多．
②動能的決定因素有兩個：質量和速度，對于這類多因素問題應結合控制變量法進行分析．
③動能大小的影響因素：質量、速度．質量越大，速度越大，動能越大．重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度．質量越大，高度越高，重力勢能越大．在能量轉化中是減小的能轉化為增大的能．
點評：此類實驗題目是考查對控制變量法和轉換法的掌握情況，及如何正確的對實驗現象進行分析，歸納出正確的結論．同時考查了能量間的轉化．