Question

（1）探究物体的动能：
a．我们知道，在进行科学探究时，常需要对提出的问题进行适当的猜想，而猜想常需有一定的事实依据．根据高速公路上要对车辆进行限速这个信息，我们可以猜想物体的动能可能跟物体运动的

速度

有关，而不同车型的限速值不一样，又可以让我们想到动能可能跟物体的

质量

有关．
b．为了探究动能与质量的关系，小明设计了如下实验：他让体积不等的实心钢球从同一斜面的同一高度滚下去撞击木块，通过

木块被推动的距离

来比较钢球动能大小．小明某次实验情况如图甲所示，他根据这次实验情况得出结论：物体动能大小与质量无关．这个结论与我们已知的结论不符．请你分析他得到该错误结论的思路过程：

木块移动距离相同，由此推测物体动能大小与质量无关

，并请你评估他实验中的不足：

没有让木块从同一起点开始；没有意识到体积不同，物体的质量不同

．

（2）探究弹性势能：
a．如图乙是研究弹性势能与形变程度关系的实验装置，将小球置于弹簧的右端，将同一个弹簧每次压缩

不同

的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），松开后小球弹开，钻入同一位置的相同纸盒，并留在其中，分析比较纸盒

被推动距离

，可得出结论．
b．本实验中弹簧将小球弹开的过程，是弹簧的弹性势能转化为小球

动

能的过程，小球撞击纸盒的过程，是克服

摩擦力

做功的过程．假若水平面绝对光滑，本实验将

不能

（选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（3）探究物体的重力势能：（三个木桩在沙中所处的初始深度相同，甲、乙、丙三物体的质量关系为：m_甲=m_乙＜m_丙）
a．比较图丙中A、B两木桩扎入沙坑的深度，可以得出的结论是：

质量

一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越

大

．
b．若图丙中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，

能

（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的初始的重力势能相同．
（4）机械能的转化及其应用
张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了如图丁所示的设计方案图，李工上交了如图戊所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择

戊

图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由．理由：

火车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，可以降低车速，容易刹车

．

Answer 1

分析：（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．
要研究动能与质量的关系，控制了速度相同，质量不同，其速度大小是通过小球开始滚下时所处的高度来反映的．
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
（3）弹性势能的影响因素：物体发生弹性形变的程度大小．探究弹性势能的大小与形变大小的关系，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；
（4）火车从斜面上向下运动，重力势能转化为动能；进站时上坡，动能转化为重力势能．
（5）动能的大小用推动木块的远近来表示．用控制变量法研究动能大小的影响因素．

解答：解：（1）甲图中钢球的体积不同，则质量不同．体积不等的实心钢球从同一斜面的同一高度滚下去撞击木块，是为了控制两钢球到达斜面底部时速度相同，通过观察木块被推动的距离比较，来说明动能大小与物体的质量有关．
（2）乙图中改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小．
小球推动纸盒移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能；若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的．
（3）丙图的A、B让质量相同的物体从不同高度落向插入沙坑中的木桩，通过木桩陷入沙中的深度来反映重力势能的大小，也就是探究重力势与高度的关系．若图丙中B、C两物块质量不同，被举高度不同，但两木桩扎入沙坑的深度相同，所以能说明说明乙、丙的初始的重力势能相同．
（4）根据动能与重力势能的转化可以知道丁图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车．故不合理；戊图设计中利用车上坡过程中动能转化为重力势能，从而可以降低车速，容易刹车．
故答案为：（1）a、速度；质量；b、木块被推动的距离；木块移动距离相同，由此推测物体动能大小与质量无关；没有让木块从同一起点开始；没有意识到体积不同，物体的质量不同；
（2）a、不同；被推距离；b、动；摩擦力；不能；
（3）a、质量；大；b、能；
（4）戊；火车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，可以降低车速，容易刹车．

点评：（1）掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素．
（2）掌握动能和重力势能的相互转化．