Question

18．图1、图2分别是探究圆柱体滚至斜面底端的速度、动能大小与什么因素有关的实验．让材料和直径均相同的钢圆柱体，分别从斜面上静止滚下，最后停留在水平木板上各虚线位置，m₁、m₂是表示两个钢圆柱体的质量，m₁＞m₂，各实验均使用同一斜面和木板装置．图2中水平木板左端放置的是同一木块．
  
（1）图1中①、②两个实验，是探究圆柱体滚至斜面底端的速度大小与圆柱体质量的关系．圆柱体在水平木板上滚动的过程中，动能转化为内能．
（2）由图1中①、②、③三个实验可知：圆柱体滚至斜面底端的速度大小与其质量无关，与放在斜面上的高度有关．（均选填“有”或“无”）
（3）由图2中④、⑤两个实验可知：速度相同的圆柱体．质量越小，动能越小．由⑤、⑥两个实验可知：质量相同的圆柱体，速度越小，动能越小．

Answer 1

分析 （1）在图1中，要探究圆柱体滚动距离与多个因素有关系，即当研究与某个变量的关系时，可以控制其他量不变，根据题意具体验证分析即可；
动能大小的影响因素：质量和速度．质量越大，速度越大，动能越大；
（2）动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究，不同圆柱体，质量不同，从相同高度滚下，到达斜面底端的速度相同；相同圆柱体，从不同高度滚下，到达斜面底端的速度不同；在此实验中，圆柱体的动能大小，通过对木块做功多少、木块运动距离的长短（转换法）比较．

解答 解：
（1）图1中①、②两个实验，圆柱体的质量不同，是探究圆柱体滚至斜面底端的速度大小与圆柱体质量的关系，圆柱体在水平木板上滚动的过程中速度越来越小，动能转化为内能；
（2）由图1中①、②两个实验圆柱体的质量不同，由图可知在相同的平面上通过的距离相同，可知：圆柱体滚至斜面底端的速度大小与其质量无关；
②、③两个实验圆柱体的质量相同，从斜面的不同高度滚下，由图可知圆柱体在水平木板上滚动的距离不同，说明圆柱体滚至斜面底端的速度大小与放在斜面上的高度有关；
（3）④、⑤两实验，两圆柱体的质量不同，从斜面的同一高度滚下，让圆柱体到达斜面底端的速度相同，圆柱体m₁使木块运动的远、圆柱体m₁动能大；圆柱体m₂使木块运动的近、圆柱体m₂动能小，由此得出结论：当速度一定时，物体质量越小、动能越小；
⑤、⑥两实验，用相同的圆柱体、质量相同，从斜面的不同高度滚下，实验⑤中圆柱体到达斜面底端的速度大，圆柱体使木块运动的远、圆柱体动能大；实验⑥中圆柱体使木块运动的近、圆柱体动能小，由此得出结论：当质量一定时，物体速度越大、动能越大．
故答案为：（1）质量；内；（2）无；有；（3）小；小．

点评 （1）此题探究圆柱体滚动距离的影响因素，根据猜想与多个因素有关，所以实验中应注意控制变量法的应用；
（2）由木块在水平面上移动的距离远近来体现圆柱体的动能多少，是一种转换法；动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究．