Question

8．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．如图甲所示．请回答下列问题：
（1）从同一高度由静止释放的目的是使铁球到达水平面时的速度相等，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系．
（2）该实验是通过观察木块移动的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球（“铁球”或“木块”）具有的动能的大小．如果水平面绝对光滑，则不能（选填“能”“不能”）比较出铁球动能的大小．
（3）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较．该实验方案是否可行？
答：不可行，你的理由是相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等．

Answer 1

分析 （1）此实验把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明铁球的动能越大；
（2）实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让铁球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一铁球，这样可以保证铁球的质量相同；
（3）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求．

解答 解：（1）实验中，保持铁球在斜面上的高度相同，是为了控制铁球到达下端时具有相同的速度，研究铁球的动能大小与质量的关系；
（2）实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断铁球动能的大小；若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去．木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定．所以铁球动能的大小就无法比较．
（3）观察图乙的装置可知，若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的．
故答案为：
（1）使铁球到达水平面时的速度相等；质量；（2）木块移动的距离；铁球；不能；  
（3）不可行；相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等．

点评 物体动能的大小是通过木块移动的距离来体现的，比较铁球的动能大小，即比较木块通过的距离．由于木块永远运动，所以距离的大小无法比较，即动能就无法比较．