Question

某同學在探究“動能大小與哪些因素有關”的實驗中，設計了如圖所示的實驗方案，并進行了如下的實驗：
步驟l：讓鋼球從斜面A點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為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點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v₂，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s₂
步驟3：改變鋼球的質量讓鋼球從A點由靜止開始下滑，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離S₃．
（1）比較v₁、v₂，可知v_l

＞

v₂（選填“＞”、“＜”、“=”）這是因為

A點的高度高，重力勢能大，到達底部時轉化成的動能大

．
（2）設計步驟l和步驟2的目的是

探究動能大小與速度的關系

．
（3）比較步驟

1

和步驟3可以探究動能大小和物體質量的關系．
（4）若水平面絕對光滑，本實驗將

不能

（能/不能）達到探究目的，理由是

沒有摩擦力，小球和木塊將一直不停地運動下去，無法比較距離

．
（5）小球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運動，木塊在水平木板上滑動0.4m后停下，如圖所示，木塊在滑動過程中受到0.5N的摩擦力，設木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前的動能為E_k，則E_k

大于

W（選填：大于、等于或/小于）．理由是

小球還繼續(xù)運動具有動能

．

Answer 1

分析：（1）同一個物體質量不變，被舉高的越高，具有的重力勢能越大，到達斜面底部時轉化的動能越多；
（2）分析步驟1和步驟2中控制的量和改變的量，得出探究的問題；
（3）探究動能的大于與物體質量的關系時，應控制物體的速度相同，即物體從同一高度下滑；
（4）若水平面絕對光滑，木塊就會做勻速直線運動，無法比較木塊移動距離的遠近，達不到探究目的；
（5）小車到達水平面時具有動能，與木塊碰撞后，一部分動能轉移給木塊，使木塊克服摩擦做功；另一部分小車自身克服摩擦做功，據(jù)此分析．

解答：解：（1）A點高于B點，小球在A點處具有的重力勢能大于在B點處的重力勢能，所以當同一小球滑下時，v₁大于v₂；
（2）在步驟1和步驟2中，物體的質量相同，速度不同，因此是在質量相同的情況下，探究動能與速度的關系；
（3）步驟1和步驟3則是在速度相同的情況下，探究動能與質量的關系；
（4）若水平面絕對光滑，木塊就會做勻速直線運動，無法比較木塊移動距離的遠近，達不到探究目的；
（5）碰撞前小車的動能為E_K，與木塊碰撞后，一部分轉移給木塊克服摩擦做功為W；另一部分小球自身克服摩擦做功W′，所以E_k＞W(wǎng)．
故答案為：
（1）＞；A點的高度高，重力勢能大，到達底部時轉化成的動能大；
（2）探究動能大小與速度的關系；
（3）1；
（4）不能；沒有摩擦力，小球和木塊將一直不停地運動下去，無法比較距離；
（5）大于；在撞擊后，小球還繼續(xù)運動具有動能．

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(xiàn)．