重点实验16 探究物体的动能跟哪些因素有关（解析版）.docxVIP

重点实验16探究物体的动能跟哪些因素有关

【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/cm

1

0.1

10

2

0.1

15

3

0.1

20

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/cm

1

0.1

10

2

0.2

10

3

0.3

10

【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：

①质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；

②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：

①探究动能大小与质量的关系（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）。

②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。

①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。

②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：

①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。

②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。

③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，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）。

【例1】如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图.

（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是让钢球从斜面上的某一高度处自由滚下.

（2）实验中，是通过观察木块被撞出的距离的远近来比较钢球动能大小的.

（3）让同一钢球分别从同一斜槽的不同高度由静止开始滚下，是为了探究动能的大小与速度的关系.

（4）让不同质量的钢球从同一斜槽的同一高度由静止开始滚下，为了探究动能的大小与质量的关系.

（5）让同一钢球从斜槽上的不同高度由静止开始滚下，记录的实验数据如表1所示，分析表中数据可得，当质量相同时，钢球下落的高度越高，钢球运动到水平面时的速度越大，木块被撞得越远，这反映出物体的动能与物体的速度（选填“质量”或“速度”）有关.

（6）让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度由静止开始滚下，记录的实验数据如表2所示，分析表中数据可得，当钢球从斜槽上滚下的高度相同时，质量越大的钢球将木块撞得越远，这反映出物体的动能与物体的速度（选填“质量”或“速度”）有关.

（7）若斜槽光滑，钢球从斜槽顶端由静止滚到底部的过程中，其机械能不变（选填“变大”“不变”或“变小”）.

（8）在某次实验过程中，木块被撞后滑出木板，此时需要重做实验，甲同学建议换用同样的较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下落的高度.你认为应当采用甲同学的建议.

（9）根据实验现象可知，钢球撞击木块后，最终会静止在长木板