Question

8．探究“物体的动能与势能”
（1）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离．如图1所示．请回答下列问题：
①从同一高度由静止释放的目的是保持速度相同_，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量（选填“质量”或“速度”）的关系．该实验铁球的速度是指铁球从斜面由静止滚下到水平面与木块碰撞前（选填“前”、“后”或“前、后均可”）的速度，它是通过高度（选填“高度”或“质量”）来改变的．
该实验是通过观察木块被撞后移动的距离，来判断出铁球（“铁球”或“木块”）具有的动能的大小．
②图2是高速公路的限速牌，但是不同车型的车限速却不一样，限制车速实际上是限制车的质量．
（2）探究物体的重力势能（甲、乙、丙三物体的质量关系为：m_甲=m_乙＜m_丙，木桩起始位置高度相同）
①比较图3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．
②若图3中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，能（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的重力势能相同，你的理由是乙、丙对木桩所做的功相同．
（3）图4是上海“明珠线”某轻轨车车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定的坡度．请你从节能的角度分析这样设计的优点．车进站时的部分动能转化为重力势能，减小因刹车消耗的机械能（动能）；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能的作用．

Answer 1

分析 （1）铁球从同一高度由静止释放，到达斜面底部的速度相同．
动能大小跟质量和速度有关，在探究动能跟速度关系时，控制质量不变，多次改变速度大小；在探究动能跟质量关系时，控制速度大小不变，多次改变质量大小．
（2）铁球动能大小通过铁球推动木块运动距离来反映．铁球撞击木块运动，木块运动距离越长，铁球对木块做功越多，铁球的动能越大．
（3）在车进站时，车要停下来，而车此时是有很大的动能，若刹车，就把这些动能转化为内能而损耗，如果进站是上坡，可以把动能转化为重力势能贮存起来，在出站时若是下坡，则可以把重力势能转化为动能，起到节能的作用．

解答 解：（1）①甲图中质量不同的铁球从同一高度由静止释放的目的是铁球到达水平面获得的初速度相同，控制速度大小相等，改变铁球的质量，可以探究动能大小跟质量的关系．
②乙图中对不同的车型进行限速，原因是不同车型质量不同，行驶过程中具有的动能不同．限速可以起到减少事故发生的作用；
（2）图3中是研究重力势能的影响因素，因为甲乙质量相同，比较图2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；
图3中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，说明乙、丙对木桩所做的功相同，说明乙、丙的重力势能相同；
（3）图4设计中在车进站时，车要停下来，而车此时是有很大的动能，若刹车，就把这些动能转化为内能而损耗，如果进站是上坡，可以把动能转化为重力势能贮存起来，在出站时若是下坡，则可以把重力势能转化为动能，起到节能的作用．过观察铁球推动木块运动距离大小来说明铁球对木块做功多少，从而反映铁球动能的大小．车进站时的部分动能转化为重力势能，减小因刹车消耗的机械能（动能）；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能的作用．
故答案为：（1）①保持速度相同；质量；前；高度；铁球；②质量；
（2）①大；②能；乙、丙对木桩所做的功相同；
（3）车进站时的部分动能转化为重力势能，减小因刹车消耗的机械能（动能）；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能的作用．

点评 本题考查了动能和重力势能的相互转化的应用．物体重力势能和动能的相互转化，关键是看物体的速度和高度怎么变化．