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1、实验十七 探究物体的动能跟哪些因素有关 原创精品 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。次数质量m/kg高度h/cm推动木块的距离s/cm10.11020.11530.120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。次数质量m/kg高度h/cm推动木块的距离s/
2、cm10.11020.21030.310【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:质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越大;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:探究动能大小与质量的关系(
3、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)。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
4、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。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。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: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。木块质量较大,确保实验现象较明显:增大钢球滚下的高度。不用木块的实验改进:在桌
5、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: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;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;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
6、。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”
7、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