Question

8．在探究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗中，讓質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使鐵球到達水平面時的速度相等，該實驗的目的是研究鐵球的動能大小與質量的關系．
（2）該實驗是通過觀察木塊移動的距離的大小，來說明鐵球對木塊做功的多少，從而判斷出鐵球（“鐵球”或“木塊”）具有的動能的大�。�如果水平面絕對光滑，則不能（選填“能”“不能”）比較出鐵球動能的大�。�
（3）有同學將實驗裝置改進成圖乙所示，利用質量不同的鐵球將同一彈簧壓縮相同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，將木塊撞出一段距離進行比較．該實驗方案是否可行？
答：不可行，你的理由是相同的彈性勢能轉化得到相同的動能，最終木塊移動的距離相等．

Answer 1

分析 （1）此實驗把動能的大小轉換為木塊被撞擊后運動的距離，距離越遠表明鐵球的動能越大；
（2）實驗過程要采用控制變量法，當研究動能大小與質量的關系時，要讓鐵球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同；當研究動能大小與速度的關系時，應選擇同一鐵球，這樣可以保證鐵球的質量相同；
（3）結合控制變量法的要求，看是否合理的控制了相關變量，并改變了要研究的變量，這樣才能知道是否符合實驗要求．

解答 解：（1）實驗中，保持鐵球在斜面上的高度相同，是為了控制鐵球到達下端時具有相同的速度，研究鐵球的動能大小與質量的關系；
（2）實驗中通過觀察木塊被撞擊后運動的距離的大小來間接判斷鐵球動能的大小；若水平面光滑，木塊不受摩擦力，由牛頓第一定律可知木塊將永遠運動下去．木塊通過的距離無法確定，做功的多少也無法確定．所以鐵球動能的大小就無法比較．
（3）觀察圖乙的裝置可知，若用質量不同的鐵球將同一彈簧壓縮相同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，撞擊的動能由彈簧的彈性勢能轉化而來，而彈簧的彈性勢能的大小與形變程度有關，故彈簧勢能相同，轉化出的動能相同，因此，木塊最終移動的距離相同，這樣是不能完成實驗目的．
故答案為：
（1）使鐵球到達水平面時的速度相等；質量；（2）木塊移動的距離；鐵球；不能；  
（3）不可行；相同的彈性勢能轉化得到相同的動能，最終木塊移動的距離相等．

點評 物體動能的大小是通過木塊移動的距離來體現的，比較鐵球的動能大小，即比較木塊通過的距離．由于木塊永遠運動，所以距離的大小無法比較，即動能就無法比較．