Question

探究“物體的動能與勢能”
（1）在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓質(zhì)量不同的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，能將木塊撞出一段距離．如圖1甲所示．請回答下列問題：
①從同一高度由靜止釋放的目的是

保持速度相同

_，該實驗的目的是研究鐵球的動能大小與

質(zhì)量

（選填“質(zhì)量”或“速度”）的關(guān)系．該實驗鐵球的速度是指鐵球從斜面由靜止?jié)L下到水平面與木塊碰撞

前

（選填“前”、“后”或“前、后均可”）的速度，它是通過

高度

（選填“高度”或“質(zhì)量”）來改變的．
該實驗是通過觀察木塊被撞后移動的距離，來判斷出

鐵球

（“鐵球”或“木塊”）具有的動能的大�。�
②圖1乙是高速公路的限速牌，限制車速實際上是限制車的

質(zhì)量

，但是不同車型的車限速卻不一樣，原因是

不同的車型質(zhì)量不同

．
（2）探究物體的重力勢能（甲、乙、丙三物體的質(zhì)量關(guān)系為：m_甲=m_乙＜m_丙，木樁起始位置高度相同）
①比較圖2中A、B兩木樁扎入沙坑的深度，可以得出的結(jié)論是：質(zhì)量一定時，物體的高度越大，具有的重力勢能就

越大

．
②若圖2中B、C兩木樁扎入沙坑的深度相同，

能

（選填“能”、“不能”）說明乙、丙的重力勢能相同，你的理由是

兩木樁扎入沙坑的深度相同

．
（3）圖3是上海“明珠線”某輕軌車車站的設(shè)計方案圖，與站臺連接的軌道有一定的坡度．請你從節(jié)能的角度分析這樣設(shè)計的優(yōu)點．

車進站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用

．

Answer 1

分析：（1）鐵球從同一高度由靜止釋放，到達斜面底部的速度相同．
動能大小跟質(zhì)量和速度有關(guān)，在探究動能跟速度關(guān)系時，控制質(zhì)量不變，多次改變速度大小；在探究動能跟質(zhì)量關(guān)系時，控制速度大小不變，多次改變質(zhì)量大�。�
（2）鐵球動能大小通過鐵球推動木塊運動距離來反映．鐵球撞擊木塊運動，木塊運動距離越長，鐵球?qū)δ緣K做功越多，鐵球的動能越大．

解答：解：（1）甲圖中質(zhì)量不同的鐵球從同一高度由靜止釋放的目的是鐵球到達水平面獲得的初速度相同，控制速度大小相等，改變鐵球的質(zhì)量，可以探究動能大小跟質(zhì)量的關(guān)系．
（2）乙圖中對不同的車型進行限速，原因是不同車型質(zhì)量不同，行駛過程中具有的動能不同．限速可以起到減少事故發(fā)生的作用；
（3）圖2中是研究重力勢能的影響因素，因為甲乙質(zhì)量相同，比較圖2中A、B兩木樁扎入沙坑的深度，可以得出的結(jié)論是：質(zhì)量一定時，物體的高度越大，具有的重力勢能就越大．乙丙的質(zhì)量雖然不同，但若圖2中B、C兩木樁扎入沙坑的深度相同，仍能說明說明乙、丙的重力勢能相同；
（4）圖3設(shè)計中在車進站時，車要停下來，而車此時是有很大的動能，若剎車，就把這些動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損耗，如果進站是上坡，可以把動能轉(zhuǎn)化為重力勢能貯存起來，在出站時若是下坡，則可以把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用．過觀察鐵球推動木塊運動距離大小來說明鐵球?qū)δ緣K做功多少，從而反映鐵球動能的大小．車進站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用．
故答案為：（1）①保持速度相同；質(zhì)量；前；高度；鐵球；②質(zhì)量；不同的車型質(zhì)量不同；
（2）①越大；②能；兩木樁扎入沙坑的深度相同；
（3）車進站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用．

點評：本題考查了動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用．物體重力勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵是看物體的速度和高度怎么變化．