探究物体的动能跟哪些因素有关

一、 核心实验精讲

1. 实验目的

知道动能与质量和速度的关系。

2. 实验方法

控制变量法、转换法。

3. 实验器材

质量不同的两个钢球、木块、斜面。

4. 实验步骤

1. 研究动能与速度的关系：让同一个钢球分别从斜面上不同高度由静止滚下，撞击水平面上的同一木块，观察木块被撞出距离。
2. 研究动能与质量的关系：让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，撞击水平面上的同一木块，观察木块被撞出的距离。

5. 实验数据记录表格

6. 实验现象及数据分析

1. 同一钢球从不同高度滚下来时，高度越高，木块被推得越远，说明质量一定时，速度越大，物体的动能越大。
2. 不同质量的钢球从同一高度滚下来，质量大的钢球将木块推得更远，说明速度一定时，质量越大，物体的动能越大。

7. 实验结论

物体的动能大小与物体的质量和运动的速度有关。在速度相同时，物体的质量越大，动能越大；在质量相同时，物体的速度越大，动能越大。

8. 拓展延伸

1. 如果实验过程中水平面绝对光滑，实验将不能达到实验目的，原因是木块与钢球将一直做匀速直线运动，无法比较移动的距离。
2. 实验过程中如果木块被撞出水平面之外，可以使用更长的相同木板进行实验。
3. 探究动能与质量的关系时可增大水平面的粗糙程度或减小钢球下落高度，减小时钢球的质量。

🚩 命题角度（真题嫁接）

1. 实验结论及其应用；
2. 实验过程中的能量转化；
3. 分析实验数据，总结影响动能大小的因素；
4. 结合牛顿第一定律的内容对该实验现象进行描述和判断；
5. 利用控制变量法设计实验步骤，利用转换法研究物体动能的大小。

二、 真题嫁接（考点与应用）

题目

如图 19-1 所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。

(1) 该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体 ______ 的关系（$A$、$B$ 质量不变，多次改变 $A$ 的高度）。

(2) 该实验中所探究物体的动能是指 ______（选填“$A$”或“$B$”）的动能。

(3) 该实验物体动能的大小是通过 ______ 来反映的。

(4) 该实验物体的速度是指钢球 $A$ 从斜面上由静止滚下与木块 $B$ 碰撞时的速度，它是通过 ______（选填“高度”或“质量”）来改变的。

(5) 实验表明，同一钢球从斜面不同高度处滚下，高度越高，木块 $B$ 被撞得越远，可得结论：______。

(6) 若要研究物体动能与质量的关系，则需不同质量的物体从斜面 ______ 高度由静止滚下。

(7) 实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越 ______，钢球的动能就越 ______。

(8) 在水平面上，被撞出的木块由于受到 ______ 力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做 ______ 直线运动。

(9) 为了验证“物体动能大小与物体的质量之间的关系”，请你设计一个记录实验数据的表格。

(11) 钢球 $A$ 沿斜面滚下过程中，重力势能减小，动能 ______（选填“增大”“不变”或“减小”）。

(12) 该实验用钢球 $A$ 推动木块 $B$ 前进的距离表示钢球动能的大小，这是物理实验中的 ______ 法，用到此方法的实验还有 ______（举一例）。

(13) 上述实验数据表明，当速度一定时，钢球的质量越大，动能越大的结论可用于解释汽车 ______（选填“超速”或“超载”）带来的危害；由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”的字样，______（选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是 $100\ \text{km/h}$。