Question

在某次探究活动中，小明对老师给出的“小球在光华斜面由静止释放时，所处高度越高，到达斜面低端的速度越大，而与小球质量无关”这一结论产生了质疑．他猜想小球从同一光滑斜面上自由滚到低端时的速度…
猜想一：可能与小球在光滑斜面上的高度有关
猜想二：可能与小球的质量无关
他选择了一些实验器材，进行了如图实验（图中A、B、C分别表示小钢球在第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末所处的位置，钢球1、2、3的质量关系为m₁＜m₂=m₃）
（1）实验一是为了验证猜想______（选填“一”或“二”），通过该实验他得到的结论是：______．
（2）实验二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高度处同时由静止释放，到达底端时的速度分别为v₂、v₃，请判断v₂______v₃（选填“＞”“＜”或“=”）．

（3）在完成了以上探究后，小明继续进行探究“动能的大小与速度的关系”的实验三，通过观察放在M位置的两个相同木块被小球推开的距离，他得出了“速度越大，动能越大”的结论，你认为他的结论是否可靠？______（选填“可靠”或“不可靠”）．理由是______．
（4）小明继续探究“动能的大小与物体质量的关系”请你帮助小明完成实验．要求写出实验步骤，并写出判断实验结果的分析论证过程．

Answer 1

【答案】分析：（1）图中两球所处的高度相同，两球的质量不同，因此是研究速度与质量的关系，结合两球的运动情况进行判断；
（2）实验二中球的质量相同，高度不同，研究的是速度与高度的关系，在这些异同点中找出解题思路；
（3）动能的决定因素有两个：质量和速度，应该利用控制变量法进行分析．
解答：解：
（1）实验一可知；两球的质量不同，在斜面的高度相同，研究的是速度与质量的关系，即猜想二：由于两球在水平面上通过的距离相同，所以与质量无关．
故答案为：二；小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度与小球的质量无关．
（2）实验二中球的质量相同，高度不同，由于两球在水平面上通过的距离不同，所以与高度有关，因为S₂＜S₃，所以v₂＜v₃；
故答案为：＜．
（3）在研究动能与速度关系时，应该控制两球的质量相同，在该实验中两球的质量不同，因此得出的实验结论不可靠．
故答案为：不可靠；实验中没有使两球质量相同（或者没有用到控制变量法）．
（4）步骤：
①将两个相同的木块放在平面M位置，然后让小球1和2从光滑斜面上同一高度自由滚下；
②观察两个木块被推开的距离；
分析论证：
①若小球1推开木块的距离大，说明在速度相同时，物体质量越小，动能越大；
②若小球2推开木块的距离大，说明在速度相同时，物体质量越大，动能越大；
③若小球1和小球2推开木块的距离相等，物体动能的大小与物体的质量无关．
点评：能够从实验装置和器材中知道该实验采用控制变量法研究问题是解决本题的关键，难点再与知道小球滚到底端时的速度的比较是通过同一时刻位置的变化来确定的．