实验17 探究物体的动能跟哪些因素有关练习题

实验十七  探究物体的动能跟哪些因素有关

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◎ 核心考点：

【设计与进行实验】

1.主要实验器材：质量不同的钢球、木块、斜面等；

2.实验步骤：

探究1：动能大小与速度的关系

（1）控制不变的量时钢球的质量m；

（2）改变的量时钢球的速度，即改变钢球在滑槽上的释放位置的高度h；

（3）观察的量时木块被撞出的距离s。

探究2：动能大小与质量的关系

（1）控制不变的量时钢球的速度，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h；

（2）改变的量钢球的质量m；

（3）观察的量时木块被撞出的距离s。

【分析和论证】

探究1中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与速度有关，速度越大，动能越大。

探究2中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与质量有关，质量越大，动能越大。

【实验结论】

物体动能大小与物体的质量和运动速度有关：

①质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；

②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。

【实验方法】

（1）转换法：通过小球推动木块运动的距离来反映小球动能大小，推动木块运动距离越远，小球的动能越大；

（2）控制变量法：

①探究动能大小与质量的关系（控制小球速度不变，将质量不同的两小球，从同

一高度由静止释放，小球质量越大，撞击后木块运动的距离越大，小球动能越大）。

②探究动能大小与速度的关系（控制小球质量不变，将质量相同的两小球，从不

同高度由静止释放，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越大，小球动能越大）。

【交流与讨论】

（1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。

（2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。

（3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。

（4）实验推理：当水平面绝对光滑时，木块将一直做匀速直线运动。

（5）水平面绝对光滑时对实验的影响：钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。

（6）钢球在水平面上不能立即停下的原因：钢球具有惯性。

（7）木块最终停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改变物体运动状态的原因）。

（8）实验中能量的转化。

①小球从斜面上由静止下落，下滑过程中重力势能转化为动能和内能；木块在水

平面上运动时动能转化为内能。

②钢球在运动过程中机械能不守恒，机械能减少量最终转化为内能。

（9）实验改进：

①木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换

更长的木板。

②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。

③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反

映动能的大小。

（10）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大）。

◎ 针对训练

小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验步骤如下：

①将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示；

②将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示；

③将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示。

根据上述三次实验，回答下列问题：

（1）实验中小球动能的大小是通过观察比较　             　反映出来的，这里用到了物理学研究问题的方法是      　  。

（2）为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应选用　       　两个图来分析，并由此得出的实验结论是　                                         　。

（3）分析乙、丙两图，得到的实验结论是　                                　。由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样，          （选填“大客车”或“小轿车”）的限速为100km/h。

（4）小球在光滑斜面上从B处滚到底端的过程中，小球的　       能转化为动能。机

械能          （选填“守恒”或“不守恒”）。

（5）甲实验中若木块的重力为1N，水平移动的距离为30cm，则重力对木块做功

       J。

（6）如果水平面光滑，则           （选填“能”或“不能”）完成本实验探究。

（7）某同学根据甲、丙两图得出物体的动能与质量有关，他的结论       （选填“对”或“不对”），理由是                                                 。   

（8）实验中小球滚动到斜面底端时会继续向前运动，是因为小球具有            ；木块最终停下来是因为受到            的作用。   

（9）如果做乙、丙图实验时,丙图中木块被撞后滑出木板，为了使钢球不滑出木板，需要改进丙图实验，再与乙图实验对比。在不改变木板长度的情况下,应采用以下        方法（     ）（填写正确选项前的字母）。

A.换用质量更小的钢球       B.给水平木板铺上毛巾

C.适当降低钢球的高度       D.换用一个较重的硬纸盒 

答案：（1）木块在水平面上滑行距离长短；转换法；

（2）甲、乙；在质量一定时，物体的速度越大，动能越大；

（3）速度一定时，物体质量越大，动能越大；大客车；

（4）重力势能；守恒；

（5）0；

（6）不能；

（7）不对；没有控制速度相同；

（8）惯性；阻力；

（9）A