Question

（1）探究物體的動能：
a．我們知道，在進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)，常需要對提出的問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟孪�，而猜想常需有一定的事�?shí)依據(jù)．根據(jù)高速公路上要對車輛進(jìn)行限速這個(gè)信息，我們可以猜想物體的動能可能跟物體運(yùn)動的

速度

有關(guān)，而不同車型的限速值不一樣，又可以讓我們想到動能可能跟物體的

質(zhì)量

有關(guān)．
b．為了探究動能與質(zhì)量的關(guān)系，小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：他讓體積不等的實(shí)心鋼球從同一斜面的同一高度滾下去撞擊木塊，通過

木塊被推動的距離

來比較鋼球動能大�。�小明某次實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，他根據(jù)這次實(shí)驗(yàn)情況得出結(jié)論：物體動能大小與質(zhì)量無關(guān)．這個(gè)結(jié)論與我們已知的結(jié)論不符．請你分析他得到該錯誤結(jié)論的思路過程：

木塊移動距離相同，由此推測物體動能大小與質(zhì)量無關(guān)

，并請你評估他實(shí)驗(yàn)中的不足：

沒有讓木塊從同一起點(diǎn)開始；沒有意識到體積不同，物體的質(zhì)量不同

．

（2）探究彈性勢能：
a．如圖乙是研究彈性勢能與形變程度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，將小球置于彈簧的右端，將同一個(gè)彈簧每次壓縮

不同

的長度（彈簧被壓縮后未超過其彈性限度），松開后小球彈開，鉆入同一位置的相同紙盒，并留在其中，分析比較紙盒

被推動距離

，可得出結(jié)論．
b．本實(shí)驗(yàn)中彈簧將小球彈開的過程，是彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球

動

能的過程，小球撞擊紙盒的過程，是克服

摩擦力

做功的過程．假若水平面絕對光滑，本實(shí)驗(yàn)將

不能

（選填“能”或“不能”）達(dá)到探究目的．
（3）探究物體的重力勢能：（三個(gè)木樁在沙中所處的初始深度相同，甲、乙、丙三物體的質(zhì)量關(guān)系為：m_甲=m_乙＜m_丙）
a．比較圖丙中A、B兩木樁扎入沙坑的深度，可以得出的結(jié)論是：

質(zhì)量

一定時(shí)，物體的高度越大，具有的重力勢能就越

大

．
b．若圖丙中B、C兩木樁扎入沙坑的深度相同，

能

（選填“能”、“不能”）說明乙、丙的初始的重力勢能相同．
（4）機(jī)械能的轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用
張工、李工兩位是建筑設(shè)計(jì)師，均受某公司邀請參加某火車站進(jìn)站段鐵路工程的設(shè)計(jì)，最后張工上交了如圖丁所示的設(shè)計(jì)方案圖，李工上交了如圖戊所示的設(shè)計(jì)方案圖，若你是此公司代表，你將選擇

戊

圖的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合你學(xué)到的物理知識，請簡要談?wù)勀氵x擇的理由．理由：

火車上坡過程中一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，可以降低車速，容易剎車

．

Answer 1

分析：（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動能越大．
要研究動能與質(zhì)量的關(guān)系，控制了速度相同，質(zhì)量不同，其速度大小是通過小球開始滾下時(shí)所處的高度來反映的．
（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉的高度．質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大．
（3）彈性勢能的影響因素：物體發(fā)生彈性形變的程度大�。�探究彈性勢能的大小與形變大小的關(guān)系，改變彈簧的形變大小，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，觀察木塊被推動距離的遠(yuǎn)近來比較彈性勢能的大��；
（4）火車從斜面上向下運(yùn)動，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；進(jìn)站時(shí)上坡，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能．
（5）動能的大小用推動木塊的遠(yuǎn)近來表示．用控制變量法研究動能大小的影響因素．

解答：解：（1）甲圖中鋼球的體積不同，則質(zhì)量不同．體積不等的實(shí)心鋼球從同一斜面的同一高度滾下去撞擊木塊，是為了控制兩鋼球到達(dá)斜面底部時(shí)速度相同，通過觀察木塊被推動的距離比較，來說明動能大小與物體的質(zhì)量有關(guān)．
（2）乙圖中改變彈簧的彈性形變大小，因此要將同一個(gè)彈簧壓縮不同的長度；運(yùn)用轉(zhuǎn)換法，觀察木塊移動距離的遠(yuǎn)近來比較彈性勢能的大�。�
小球推動紙盒移動一段距離后都要停下來，是因?yàn)樗�平面有摩擦力，木塊克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；若水平面絕對光滑，木塊就會做勻速直線運(yùn)動，無法比較木塊移動距離的遠(yuǎn)近，達(dá)不到探究目的．
（3）丙圖的A、B讓質(zhì)量相同的物體從不同高度落向插入沙坑中的木樁，通過木樁陷入沙中的深度來反映重力勢能的大小，也就是探究重力勢與高度的關(guān)系．若圖丙中B、C兩物塊質(zhì)量不同，被舉高度不同，但兩木樁扎入沙坑的深度相同，所以能說明說明乙、丙的初始的重力勢能相同．
（4）根據(jù)動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化可以知道丁圖中火車進(jìn)站時(shí)下坡，這一過程中又有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為車的動能，就會使得車速提高，難以剎車．故不合理；戊圖設(shè)計(jì)中利用車上坡過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，從而可以降低車速，容易剎車．
故答案為：（1）a、速度；質(zhì)量；b、木塊被推動的距離；木塊移動距離相同，由此推測物體動能大小與質(zhì)量無關(guān)；沒有讓木塊從同一起點(diǎn)開始；沒有意識到體積不同，物體的質(zhì)量不同；
（2）a、不同；被推距離；b、動；摩擦力；不能；
（3）a、質(zhì)量；大；b、能；
（4）戊；火車上坡過程中一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，可以降低車速，容易剎車．

點(diǎn)評：（1）掌握動能、重力勢能、彈性勢能的影響因素．
（2）掌握動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化．