Question

【题目】老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后，小光想：小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢？为了探究此问题，他设计了以下实验装置：将无弹性的细线上端固定在铁架台上，下端拴住小球，使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块，如图乙所示。（不计细线固定端的摩擦与空气阻力）

（1）小光将长l的细线拉至水平状态静止时，小球具有的机械能是以_____能的形式存在。

（2）释放小球后，木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s，在此过程中木块克服_____力做功。

（3）小光多次改变拴小球的细线长度，并调整细线固定端的位置，每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放，使它摆动到相同的最低点撞击同一木块，测出木块被撞击后运动的距离，通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小。请你分析小光的实验方案是否可行？_____，理由是_____。

（4）小光想：细线没有弹性，如果换成长度l′（l′<l）的橡皮筋拴住小球，并保持小球在第（1）问的水平高度静止（如图丙），自由释放小球后，若仍能摆动到原来的最低点撞击同一木块，那么借助橡皮筋的弹性应该能使木块运动的距离大于s。请你从能量转化的角度分析这一设想是否正确？_____。

Answer 1

【答案】 重力势 摩擦 不可行 不能控制高度相同 重力势能中的一部分能量转化为橡皮筋的弹性势能，故小球摆动到最低点时的动能减小

【解析】（1）小光将长l的细线拉至水平状态静止时，小球具有相当的高度，而静止没有速度，所以小球具有重力势能。

（2）木块在水平桌面上滑动，因为与桌面间有摩擦力的存在，所以小车运动越来越慢，最终停下，是克服摩擦力做了功，动能转化为内能。

（3）因为百研究机械能与摆线长度的关系，根据控制变量法的思想，应控制小球的高度相同，而他的方案，小球的高度会有变化，所以小光的实验方案不可行。

（4）根据小光的实验设计，小球下降时，一部分重力势能会转化为弹性势能，所以小球到最低点时的动能小于原来的动能，故木块撞击后，运动的距离近。没想不正确。

答案：(1). 重力势 (2). 摩擦 (3). 不可行 (4). 不能控制高度相同 (5). 重力势能中的一部分能量转化为橡皮筋的弹性势能，故小球摆动到最低点时的动能减小