中考物理實驗17 （考點精講）探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)

實驗17探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)【設(shè)計與進(jìn)行實驗】1.主要實驗器材：質(zhì)量不同的鋼球、木塊、斜面等；2.實驗步驟：探究1：動能大小與速度的關(guān)系（1）控制不變的量時鋼球的質(zhì)量m；（2）改變的量時鋼球的速度，即改變鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h；（3）觀察的量時木塊被撞出的距離s。次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動木塊的距離s/cm10.11020.11530.120探究2：動能大小與質(zhì)量的關(guān)系（1）控制不變的量時鋼球的速度，即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h；（2）改變的量鋼球的質(zhì)量m；（3）觀察的量時木塊被撞出的距離s。次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動木塊的距離s/cm10.11020.21030.310【分析和論證】探究1中：當(dāng)鋼球質(zhì)量相同時，鋼球達(dá)到斜面底端速度越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)，說明鋼球的動能與速度有關(guān)，速度越大，動能越大。探究2中：當(dāng)鋼球達(dá)到斜面底端速度相同時，鋼球質(zhì)量越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)，說明鋼球的動能與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，動能越大?！緦嶒灲Y(jié)論】物體動能大小與物體的質(zhì)量和運動速度有關(guān)：①質(zhì)量相同的物體，運動速度越大，它的動能越大；②運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能越大。【實驗方法】（1）轉(zhuǎn)換法：通過小球推動木塊運動的距離來反映小球動能大小，推動木塊運動距離越遠(yuǎn)，小球的動能越大；（2）控制變量法：①探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系（控制小球速度不變，將質(zhì)量不同的兩小球，從同一高度由靜止釋放，小球質(zhì)量越大，撞擊后木塊運動的距離越大，小球動能越大）。②探究動能大小與速度的關(guān)系（控制小球質(zhì)量不變，將質(zhì)量相同的兩小球，從不同高度由靜止釋放，小球速度越大，撞擊木塊后運動的距離越大，小球動能越大）?！窘涣髋c討論】（1）使鋼球獲得動能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放（重力勢能轉(zhuǎn)化為動能）。（2）將質(zhì)量不同的鋼球放在斜面上同一高度處靜止釋放的目的：控制鋼球達(dá)到斜面底端時具有相同的初速度（鋼球的速度與質(zhì)量無關(guān)）。（3）將質(zhì)量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的：改變鋼球達(dá)到斜面底端時的初速度。（4）實驗推理：當(dāng)水平面絕對光滑時，木塊將一直做勻速直線運動。（5）水平面絕對光滑時對實驗的影響：鋼球撞擊木塊后木塊移動的距離無法確定，鋼球動能的大小無法比較。（6）鋼球在水平面上不能立即停下的原因：鋼球具有慣性。（7）木塊最終停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）。（8）實驗中能量的轉(zhuǎn)化。①小球從斜面上由靜止下落，下滑過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能；木塊在水平面上運動時動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。②鋼球在運動過程中機械能不守恒，機械能減少量最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（9）實驗改進(jìn)：①木塊被撞后滑出木板的解決辦法：換質(zhì)量更大的木塊，換質(zhì)量更小的鋼球，換更長的木板。②木塊質(zhì)量較大，確保實驗現(xiàn)象較明顯：增大鋼球滾下的高度。③不用木塊的實驗改進(jìn)：在桌上鋪一條毛巾，鋼球在毛巾上表面滾動的距離來反映動能的大小。（10）實驗結(jié)論的應(yīng)用：生活中超載、超速問題（超速：速度大，超載：質(zhì)量大，則動能大，危險性大）?！纠?】如圖所示是“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗裝置圖.（1）本實驗使鋼球獲得動能的操作方法是讓鋼球從斜面上的某一高度處自由滾下.（2）實驗中，是通過觀察木塊被撞出的距離的遠(yuǎn)近來比較鋼球動能大小的.（3）讓同一鋼球分別從同一斜槽的不同高度由靜止開始滾下，是為了探究動能的大小與速度的關(guān)系.（4）讓不同質(zhì)量的鋼球從同一斜槽的同一高度由靜止開始滾下，為了探究動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系.（5）讓同一鋼球從斜槽上的不同高度由靜止開始滾下，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表1所示，分析表中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)質(zhì)量相同時，鋼球下落的高度越高，鋼球運動到水平面時的速度越大，木塊被撞得越遠(yuǎn)，這反映出物體的動能與物體的速度（選填“質(zhì)量”或“速度”）有關(guān).（6）讓質(zhì)量不同的鋼球從斜槽上的同一高度由靜止開始滾下，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表2所示，分析表中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)鋼球從斜槽上滾下的高度相同時，質(zhì)量越大的鋼球?qū)⒛緣K撞得越遠(yuǎn)，這反映出物體的動能與物體的速度（選填“質(zhì)量”或“速度”）有關(guān).（7）若斜槽光滑，鋼球從斜槽頂端由靜止?jié)L到底部的過程中，其機械能不變（選填“變大”“不變”或“變小”）.（8）在某次實驗過程中，木塊被撞后滑出木板，此時需要重做實驗，甲同學(xué)建議換用同樣的較長的木板，乙同學(xué)建議換一個較大的木塊，丙同學(xué)建議降低鋼球下落的高度.你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用甲同學(xué)的建議.（9）根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，鋼球撞擊木塊后，最終會靜止在長木板上，有同學(xué)認(rèn)為，這是因為鋼球的機械能憑空消失了，你認(rèn)為該同學(xué)的觀點正確嗎?不正確，原因是機械能不會憑空消失,是轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能.【例2】圖（a）是探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置，實驗中讓同一鋼球從同一斜面上的不同高度由靜止?jié)L下，碰撞放于水平木板上同一位置的同一木塊;圖（b）是探究“牛頓第一定律”的實驗裝置，實驗中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下，在粗糙程度不同的水平木板上運動.請回答以下問題:（1）圖（a）實驗的目的是探究鋼球動能的大小與速度的關(guān)系.通過木塊被推動距離的遠(yuǎn)近，從而判斷鋼球動能的大小，這種常用的實驗方法是轉(zhuǎn)換法.（2）圖（b）實驗中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下的目的是保證小車到達(dá)水平面時的速度一樣.水平木板粗糙程度越小，小車受到的摩擦力越小（選填“大”或“小”），根據(jù)小車運動距離的遠(yuǎn)近，推理得出:運動的物體如果不受外力作用，將永遠(yuǎn)做勻速直線運動.（3）小明同學(xué)想在圖（a）的基礎(chǔ)上繼續(xù)探究物體動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，請你幫他設(shè)計實驗，寫出簡要的實驗步驟