问题标题:
小明和同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中,设计了图甲所示的实验方案,并进行了如下的实验:步骤l:让钢球从斜面A点由静止开始下滑,到达水平面时速度为v1,撞击木块并
问题描述:
小明和同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中,设计了图甲所示的实验方案,并进行了如下的实验:
步骤l:让钢球从斜面A点由静止开始下滑,到达水平面时速度为v1,撞击木块并使木块移动,记下木块移动的距离s1;
步骤2:让同一钢球从斜面B点由静止开始下滑,到达水平面时速度为v2,撞击木块并使木块移动,记下木块移动的距离s2;
步骤3:改变让质量不同的钢球从A点由静止开始下滑,撞击木块使木块移动,记下木块移动的距离s3.
(1)比较v1、v2,可知vl___v2(选填“>”、“<”、“=”),原因:钢球的重力势能越大,转化为钢球的___能越大.
(2)比较步骤___可以探究动能大小和物体质量的关系.
(3)小明根据s1>s2,得出“质量相等时,物体的速度越大,动能越大”的结论,他是如何分析得出结论的?
(4)小球从斜面上滑下后,碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动,木块在水平木板上滑行一段距离后停下,如图甲所示,设碰撞后木块获得的动能为Eo,木块克服摩擦力所做的功为W,则Eo___W(选填“>”、“<”或“=”).
(5)实验结束后,该同学拿走木块,先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放,记录小球在相同表面上滑行到静止的距离,如图乙所示,根据此现象,小刚得出了动能与速度有关的结论.你认为该同学实验方案是否合理.___(选填“合理”或“不合理”)
(6)小明和同学交流后发现:只利用图甲中的器材进行实验,还能完成另一个探究实验.请你帮小明和同学写出经探究后得出的结论:___.
丁莹回答:
(1)A点高于B点,同一钢球在A点处具有的重力势能大于在B点处的重力势能;钢球从斜面上向下滚动时,重力势能转化为动能,所以钢球从A点释放时,滚动到水平面时的动能较大,速度也较大,即vl>v2;
(2)步骤1和步骤3控制钢球在斜面上的初始位置相同,滚动到水平面上的速度相同,改变钢球的质量,则是在速度相同的情况下,探究动能与质量的关系;
(3)步骤1和步骤2控制钢球质量相同,从斜面的不同高度滚下,步骤1钢球到达斜面底端的速度大,推动木块运动距离远,钢球动能大;步骤2推动木块运动的距离近,钢球动能小;由此得出结论:当质量一定时,物体的速度越大,动能越大;
(4)小球到达水平面时具有动能,推动木块运动时,一部分动能转移给木块使木块运动,一部分克服摩擦,转化成内能,故则Eo>W;
(5)相同的表面对小球的阻力是相同的,通过观察小球滑行到静止的距离大小可以判断出小球的动能大小,即球滑行到静止的距离越大,小球的动能越大;可以得出动能与速度的关系,该实验方案正确;
(6)图甲中,小球的质量一定,从斜面不同高度处滚下时,重力势能转化为动能,推动木块移动的距离越大,说明小球对木块做功越多,小球的具有的动能越大,即小球的重力势能越大;故可以探究得出重力势能与高度的关系:当质量一定时,物体的高度越高,重力势能越大.
故答案为:(1)>;动;(2)1、3;(3)控制钢球质量相同,从斜面的不同高度滚下,步骤1钢球到达斜面底端的速度大,推动木块运动距离远,钢球动能大;步骤2推动木块运动的距离近,钢球动能小;由此得出结论:当质量一定时,物体的速度越大,动能越大;(4)>;(5)合理;(6)当质量一定时,物体的高度越高,重力势能越大.
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