Question

某小組同學(xué)用實(shí)驗(yàn)小車(chē)去撞擊同一木塊來(lái)研究小車(chē)的動(dòng)能與小車(chē)的質(zhì)量和速度之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)利用了DIS裝置精確地測(cè)出了小車(chē)撞擊木塊時(shí)的速度，小車(chē)撞擊木塊后與木塊一起向前滑動(dòng)，該同學(xué)借用木塊滑動(dòng)的距離來(lái)反映小車(chē)動(dòng)能的大小，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．為了進(jìn)一步探究動(dòng)能與所測(cè)物理量間的數(shù)值關(guān)系，他們進(jìn)行了適量的運(yùn)算，將結(jié)果記錄在表中后四列中．
表一

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	小車(chē)質(zhì)量 m（千克）	小車(chē)速度 v（米/秒）	木塊滑動(dòng) 距離s（米）	1 v （秒/米）	1 s （米-1）	v2 （米2/秒2）	1 m （千克-1）
1	0.20	0.7071	0.2	1.4142	5	0.5000	5.00
2	0.40	0.5000	0.2	2.0000	5	0.2500	2.50
3	0.60	0.4083	0.2	2.4492	5	0.1667	1.67

表二

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	小車(chē)質(zhì)量 m（千克）	小車(chē)速度 v（米/秒）	木塊滑動(dòng) 距離s（米）	1 v （秒/米）	1 s （米-1）	v2 （米2/秒2）	1 m （千克-1）
4	0.20	1.0000	0.4	1.0000	2.5	1.0000	5.00
5	0.40	0.7071	0.4	1.4142	2.5	0.5000	2.50
6	0.60	0.5773	0.4	1.7321	2.5	0.3333	1.67

表三

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	小車(chē)質(zhì)量 m（千克）	小車(chē)速度 v（米/秒）	木塊滑動(dòng) 距離s（米）	1 v （秒/米）	1 s （米-1）	v2 （米2/秒2）	1 m （千克-1）
7	0.20	1.225	0.6	0.8165	1.67	1.5000	5.00
8	0.40	0.8660	0.6	1.1547	1.67	0.7500	2.50
9	0.60	0.7071	0.6	1.4142	1.67	0.5000	1.67

（1）分析比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)

 

及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：在小車(chē)質(zhì)量相同的情況下，速度越大，小車(chē)的動(dòng)能就越大．
（2）分析比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)1與5（或5與9，或1與9）及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：

 

．
（3）請(qǐng)進(jìn)一步綜合分析比較表一、表二中經(jīng)運(yùn)算后得到的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，并歸納得出結(jié)論．
（a）分析比較表一、表二或表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出：

 

．
（b）分析比較表一、表二和表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出：

 

．

Answer 1

分析：（1）采用控制變量法，控制質(zhì)量相同，從表中找出質(zhì)量相同的實(shí)驗(yàn)即可．
（2）1和5的速度相同，通過(guò)比較小車(chē)滑行的距離得出動(dòng)能大小，說(shuō)明質(zhì)量與動(dòng)能的關(guān)系．
（3）可以采取由果溯因法去思考，即根據(jù)我們已知的動(dòng)能影響因素是質(zhì)量和速度，從表中的相關(guān)數(shù)據(jù)中找出有用信息，得出結(jié)論．

解答：解：（1）由結(jié)論可知，小車(chē)質(zhì)量相同，所以只要從表中找出質(zhì)量相同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比即可，如1、4、7或2、5、8或3、6、9都可以．
（2）通過(guò)對(duì)比1與5（或5與9，或1與9）可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的速度都是相同的，而速度越大，小車(chē)滑動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，說(shuō)明動(dòng)能越大，從而得出結(jié)論是：在小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度相同的情況下，質(zhì)量越大，小車(chē)的動(dòng)能也越大．
（3）（a）分析實(shí)驗(yàn)1數(shù)據(jù)可知，質(zhì)量與速度的平方相乘，即0.20×0.5000=0.01；
分析實(shí)驗(yàn)2數(shù)據(jù)可知，質(zhì)量與速度的平方相乘，即0.40×0.2500=0.01；
兩次實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量與速度平方的乘積相等，而小車(chē)滑動(dòng)的距離都是0.2m，說(shuō)明動(dòng)能相等，由此可得：當(dāng)小車(chē)質(zhì)量與速度平方的乘積相同時(shí)，小車(chē)具有的動(dòng)能相同．
（b）再分析實(shí)驗(yàn)4可知，質(zhì)量與速度平方相乘，即0.20×1.0000=0.02；
和實(shí)驗(yàn)1中質(zhì)量與速度平方乘積相比，第4次實(shí)驗(yàn)比第1次實(shí)驗(yàn)的乘積大，而且第四次小車(chē)滑動(dòng)距離更遠(yuǎn)，說(shuō)明第4次動(dòng)能更大，由此可得：小車(chē)質(zhì)量與速度平方的乘積越大，小車(chē)具有的動(dòng)能越大．
故答案是：（1）1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）
（2）在小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度相同的情況下，質(zhì)量越大，小車(chē)的動(dòng)能也越大．
（3）（a）當(dāng)小車(chē)質(zhì)量與速度平方的乘積相同時(shí)，小車(chē)具有的動(dòng)能相同．
（b）小車(chē)質(zhì)量與速度平方的乘積越大，小車(chē)具有的動(dòng)能越大．

點(diǎn)評(píng)：該題考查了采用控制變量法探究影響運(yùn)動(dòng)大小的因素，題中數(shù)據(jù)很多，需要學(xué)生從大量的數(shù)據(jù)中篩選出有用的信息進(jìn)行解析，有一定的難度．