Question

10．小明为研究动能大小与哪些因素有关，设计了如图实验，让小球静止从斜面上滚下后与固定在右端的弹簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，请结合实验回答下列问题：

（1）实验中通过弹簧被压缩的程度反映小球动能的大小；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度越大 （选填“越大”或“越小”）时，观察到弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关．
（2）为了研究动能大小是否和物体质量有关，应该让不同质量的小球从斜面上相同的高度滚下，这样做的目的是使小球达到水平时速度相同．
（3）实验中小明发现小球压缩弹簧后被弹簧弹回到斜面上，为了研究小球被弹回到斜面上的高度与哪些因素有关，小明分别将玻璃板、木板和毛巾铺在接触面（含斜面和平面）上，进行实验，而保证小球质量和高度相同 （选填“相同”或“不同”），发现当小球在玻璃表面滚动时被弹回的高度最大，在毛巾表面滚动时被弹回的高度最小，因此小明认为小球被弹回的高度与接触面粗糙程度有关．
（4）小明在（3）实验所得结论基础上进行推理，接触面越光滑小球被弹回的越高，如果接触面光滑到没有摩擦，那么小球将D
A．沿着斜面匀速直线运动    B．不能上升到初始高度，最终静止在平面上
C．上升到初始高度后静止   　　D．能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动
（5）小明在（4）中用到一种科学方法，下面哪个定律或原理的得出用到了同一种方法C
A．阿基米德原理             B．杠杆原理             C．牛顿第一定律．

Answer 1

分析 （1）小球动能的多少是通过它对弹簧做功的多少来认识的，对弹簧做功的多少又是通过弹簧被压缩距离来体现的；物体动能的大小质量和速度两个因素有关；
（2）研究动能大小的决定因素时，用到控制变量法进行研究；研究动能与质量大小的关系时，需要控制小球的速度相同；从图中读出小球的高度；
（3）（4）物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变，如果有阻力作用，则机械能减小，内能增加；
（5）牛顿第一定律是建立在实验和科学推理相结合的基础上的．

解答 解：
（1）小球压缩弹簧，对弹簧做功，做功的多少反映了小球动能的多少，弹簧被压缩的程度越大，说明小球的动能越大．所以，可以通过弹簧被压缩的程度来反映小球动能的多少；实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下，当高度越小时，小球达到水平面上的速度越小，弹簧被压缩得越短，说明小球动能大小与速度有关；
（2）要研究动能大小与质量的关系，由控制变量法的应用可知：就要控制速度不变，让质量变化；速度是通过起始点的高度来控制的，所以要控制两球从同一高度滚下；
（3）斜面实验中，小球从同一斜面的同一高度滚下，可以让小球到达水平面上时保持相同的初速度；
（4）接触面越光滑小球被弹回的越高，由此推理，如果接触面光滑到没有摩擦，只有动能和势能相互转化，机械能保持不变，那么小球将能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动；
（5）牛顿第一定律：水平面越光滑，对小车的阻力越小，小车运动得越远，小车的速度减小得越慢；由此推理，当水平面绝对光滑时，运动的小车受到的阻力为0，即小车在水平方向上不受力的作用时，小车将匀速直线运动下去；牛顿第一定律也是在实验和科学推理相结合的基础上得出的．
故答案为：（1）弹簧被压缩的程度；越大；（2）使小球达到水平时速度相同；（3）相同；（4）D；（5）C．

点评 本题主要是对学生科学探究能力的考查，有机渗透对科学态度、以及科学方法的体验与应用，在研究多变量的关系时，一定要运用控制变量法，本题是一道难题．