Question

某小組同學(xué)用實驗小車去撞擊同一木塊來研究小車的動能與小車的質(zhì)量和速度之間的關(guān)系，實驗時利用了DIS裝置精確地測出了小車撞擊木塊時的速度，小車撞擊木塊后與木塊一起向前滑動，該同學(xué)借用木塊滑動的距離來反映小車動能的大小，記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示．為了進一步探究動能與所測物理量間的數(shù)值關(guān)系，他們進行了適量的運算，將結(jié)果記錄在表中后四列中．
表一

實驗 序號	小車質(zhì)量 m（千克）	小車速度 v（米/秒）	木塊滑動 距離s（米）	（秒/米）	（米-1）	v2 （米2/秒2）	（千克-1）
1	0.20	0.7071	0.2	1.4142	5	0.5000	5.00
2	0.40	0.5000	0.2	2.0000	5	0.2500	2.50
3	0.60	0.4083	0.2	2.4492	5	0.1667	1.67

表二

實驗 序號	小車質(zhì)量 m（千克）	小車速度 v（米/秒）	木塊滑動 距離s（米）	（秒/米）	（米-1）	v2 （米2/秒2）	（千克-1）
4	0.20	1.0000	0.4	1.0000	2.5	1.0000	5.00
5	0.40	0.7071	0.4	1.4142	2.5	0.5000	2.50
6	0.60	0.5773	0.4	1.7321	2.5	0.3333	1.67

表三

實驗 序號	小車質(zhì)量 m（千克）	小車速度 v（米/秒）	木塊滑動 距離s（米）	（秒/米）	（米-1）	v2 （米2/秒2）	（千克-1）
7	0.20	1.225	0.6	0.8165	1.67	1.5000	5.00
8	0.40	0.8660	0.6	1.1547	1.67	0.7500	2.50
9	0.60	0.7071	0.6	1.4142	1.67	0.5000	1.67

（1）分析比較實驗次數(shù)______及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：在小車質(zhì)量相同的情況下，速度越大，小車的動能就越大．
（2）分析比較實驗次數(shù)1與5（或5與9，或1與9）及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：______．
（3）請進一步綜合分析比較表一、表二中經(jīng)運算后得到的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，并歸納得出結(jié)論．
（a）分析比較表一、表二或表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出：______．
（b）分析比較表一、表二和表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）采用控制變量法，控制質(zhì)量相同，從表中找出質(zhì)量相同的實驗即可．
（2）1和5的速度相同，通過比較小車滑行的距離得出動能大小，說明質(zhì)量與動能的關(guān)系．
（3）可以采取由果溯因法去思考，即根據(jù)我們已知的動能影響因素是質(zhì)量和速度，從表中的相關(guān)數(shù)據(jù)中找出有用信息，得出結(jié)論．
解答：解：（1）由結(jié)論可知，小車質(zhì)量相同，所以只要從表中找出質(zhì)量相同的實驗進行對比即可，如1、4、7或2、5、8或3、6、9都可以．
（2）通過對比1與5（或5與9，或1與9）可以發(fā)現(xiàn)，對比實驗中的速度都是相同的，而速度越大，小車滑動的距離越遠，說明動能越大，從而得出結(jié)論是：在小車運動速度相同的情況下，質(zhì)量越大，小車的動能也越大．
（3）（a）分析實驗1數(shù)據(jù)可知，質(zhì)量與速度的平方相乘，即0.20×0.5000=0.01；
分析實驗2數(shù)據(jù)可知，質(zhì)量與速度的平方相乘，即0.40×0.2500=0.01；
兩次實驗的質(zhì)量與速度平方的乘積相等，而小車滑動的距離都是0.2m，說明動能相等，由此可得：當小車質(zhì)量與速度平方的乘積相同時，小車具有的動能相同．
（b）再分析實驗4可知，質(zhì)量與速度平方相乘，即0.20×1.0000=0.02；
和實驗1中質(zhì)量與速度平方乘積相比，第4次實驗比第1次實驗的乘積大，而且第四次小車滑動距離更遠，說明第4次動能更大，由此可得：小車質(zhì)量與速度平方的乘積越大，小車具有的動能越大．
故答案是：（1）1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）
（2）在小車運動速度相同的情況下，質(zhì)量越大，小車的動能也越大．
（3）（a）當小車質(zhì)量與速度平方的乘積相同時，小車具有的動能相同．
（b）小車質(zhì)量與速度平方的乘積越大，小車具有的動能越大．
點評：該題考查了采用控制變量法探究影響運動大小的因素，題中數(shù)據(jù)很多，需要學(xué)生從大量的數(shù)據(jù)中篩選出有用的信息進行解析，有一定的難度．