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12. 如图,在光滑的水平面上静置一个质量为 $M$ 的木块,以水平外力 $F$ 推动此木块,记其沿力的方向移动的距离为 $s$,外力对木块所做的功完全转换为木块的动能。小明与小华想要让木块获得的动能变为原本的 2 倍,他们分别提出以下策略：
|小明：改用质量为原本 2 倍的木块,其余条件不变,因为质量越大的物体动能越大。|小华：改用质量为原本 $\frac{1}{2}$ 倍的木块,其余条件不变,因为质量越小的物体加速越快,速度越大的物体动能越大。|
|||
两人的策略是否合理？(
A.两人皆合理
B.只有小明合理
C.只有小华合理
D.两人皆不合理
|小明：改用质量为原本 2 倍的木块,其余条件不变,因为质量越大的物体动能越大。|小华：改用质量为原本 $\frac{1}{2}$ 倍的木块,其余条件不变,因为质量越小的物体加速越快,速度越大的物体动能越大。|
|||
两人的策略是否合理？(
D
)A.两人皆合理
B.只有小明合理
C.只有小华合理
D.两人皆不合理
答案
D
解析
【分析】
要判断两人策略是否合理，需结合动能定理分析：外力对物体做的功等于物体动能的变化量，本题中水平面光滑，外力做功全部转化为木块的动能，即动能$E_k=W=Fs$。我们需要分别分析小明和小华的方案中，木块最终获得的动能是否为原来的2倍：
1. 分析小明的策略：改用质量为$2M$的木块，外力$F$和移动距离$s$不变，根据$W=Fs$，外力做功不变，因此转化的动能也不变，并非原来的2倍，小明错误误解了动能与质量的关系，忽略了该情境下动能由做功决定。
2. 分析小华的策略：改用质量为$\frac{1}{2}M$的木块，外力$F$和移动距离$s$不变，外力做功$W=Fs$仍不变，转化的动能也不变，不是原来的2倍，小华错误认为质量小速度大动能就大，忽略了做功才是该情境下动能的决定因素。
【解析】
根据动能定理，在光滑水平面上，外力对木块做的功全部转化为木块的动能，即$E_{k}=W=Fs$：
小明的方案：木块质量变为$2M$，外力$F$和移动距离$s$均不变，外力做功$W=Fs$与原来相同，因此木块获得的动能仍为$Fs$，和原来的动能相等，并未变为2倍，小明的策略不合理。
小华的方案：木块质量变为$\frac{1}{2}M$，外力$F$和移动距离$s$均不变，外力做功$W=Fs$依旧和原来相同，木块获得的动能还是$Fs$，也未变为原来的2倍，小华的策略也不合理。
综上，两人的策略都不合理。
【答案】
D
【知识点】
1. 动能定理
2. 功的计算
【点评】
本题的核心是对动能定理的理解与应用，易错点在于容易被“质量影响速度、动能”的表面认知误导，忽略了该实验情境中，外力做功的大小才是决定动能大小的关键，需要紧扣动能定理的核心逻辑分析问题，避免被错误的经验认知干扰。
【难度系数】
0.45
要判断两人策略是否合理，需结合动能定理分析：外力对物体做的功等于物体动能的变化量，本题中水平面光滑，外力做功全部转化为木块的动能，即动能$E_k=W=Fs$。我们需要分别分析小明和小华的方案中，木块最终获得的动能是否为原来的2倍：
1. 分析小明的策略：改用质量为$2M$的木块，外力$F$和移动距离$s$不变，根据$W=Fs$，外力做功不变，因此转化的动能也不变，并非原来的2倍，小明错误误解了动能与质量的关系，忽略了该情境下动能由做功决定。
2. 分析小华的策略：改用质量为$\frac{1}{2}M$的木块，外力$F$和移动距离$s$不变，外力做功$W=Fs$仍不变，转化的动能也不变，不是原来的2倍，小华错误认为质量小速度大动能就大，忽略了做功才是该情境下动能的决定因素。
【解析】
根据动能定理，在光滑水平面上，外力对木块做的功全部转化为木块的动能，即$E_{k}=W=Fs$：
小明的方案：木块质量变为$2M$，外力$F$和移动距离$s$均不变，外力做功$W=Fs$与原来相同，因此木块获得的动能仍为$Fs$，和原来的动能相等，并未变为2倍，小明的策略不合理。
小华的方案：木块质量变为$\frac{1}{2}M$，外力$F$和移动距离$s$均不变，外力做功$W=Fs$依旧和原来相同，木块获得的动能还是$Fs$，也未变为原来的2倍，小华的策略也不合理。
综上，两人的策略都不合理。
【答案】
D
【知识点】
1. 动能定理
2. 功的计算
【点评】
本题的核心是对动能定理的理解与应用，易错点在于容易被“质量影响速度、动能”的表面认知误导，忽略了该实验情境中，外力做功的大小才是决定动能大小的关键，需要紧扣动能定理的核心逻辑分析问题，避免被错误的经验认知干扰。
【难度系数】
0.45
13. 在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大？小刚利用如图所示的实验器材进行了测定,得到数据如下表：
|实验序号|钢球的质量 $m/g$|钢球到达水平面的初速度 $v/(cm\cdot s^{-1})$|木块被撞后运动的距离 $s/cm$|
|1| $30$ | $2$ | $4$ |
|2| $30$ | $4$ | $16$ |
|3| $60$ | $2$ | $8$ |
分析表格中对应的数据可知,
|实验序号|钢球的质量 $m/g$|钢球到达水平面的初速度 $v/(cm\cdot s^{-1})$|木块被撞后运动的距离 $s/cm$|
|1| $30$ | $2$ | $4$ |
|2| $30$ | $4$ | $16$ |
|3| $60$ | $2$ | $8$ |
分析表格中对应的数据可知,
速度
对物体的动能影响更大。答案
速度
解析
【分析】
要判断质量和速度哪个对动能影响更大，需借助控制变量法分析实验数据：实验中通过木块被撞后运动的距离来反映钢球动能的大小（转换法）。先对比质量相同的两组实验（实验1和2），观察速度变化时动能的变化幅度；再对比速度相同的两组实验（实验1和3），观察质量变化时动能的变化幅度，最后通过变化幅度的大小判断哪个因素影响更大。具体来看：实验1、2中钢球质量相同，速度变为原来的2倍，木块被撞距离变为原来的4倍，说明动能变为原来的4倍；实验1、3中钢球速度相同，质量变为原来的2倍，木块被撞距离变为原来的2倍，说明动能变为原来的2倍。对比可知，速度变化带来的动能变化幅度更大，因此速度对动能影响更大。
【解析】
1. 分析实验1和2：钢球质量$m$相同（30g），初速度$v$从$2cm/s$变为$4cm/s$（增大为原来的2倍），木块被撞后运动的距离$s$从$4cm$变为$16cm$（增大为原来的4倍），说明动能与速度的平方成正比，速度加倍时动能变为原来的4倍；
2. 分析实验1和3：钢球初速度$v$相同（$2cm/s$），质量$m$从30g变为60g（增大为原来的2倍），木块被撞后运动的距离$s$从$4cm$变为$8cm$（增大为原来的2倍），说明动能与质量成正比，质量加倍时动能变为原来的2倍；
3. 对比两组实验的动能变化幅度，速度变化引起的动能变化更显著，因此速度对物体的动能影响更大。
【答案】
速度
【知识点】
动能的影响因素、控制变量法
【点评】
本实验采用转换法（用木块移动距离反映钢球动能大小）和控制变量法探究动能的影响因素，通过定量分析实验数据，清晰对比出速度和质量对动能的影响程度，体现了物理实验中数据分析的重要性。
【难度系数】
0.7
要判断质量和速度哪个对动能影响更大，需借助控制变量法分析实验数据：实验中通过木块被撞后运动的距离来反映钢球动能的大小（转换法）。先对比质量相同的两组实验（实验1和2），观察速度变化时动能的变化幅度；再对比速度相同的两组实验（实验1和3），观察质量变化时动能的变化幅度，最后通过变化幅度的大小判断哪个因素影响更大。具体来看：实验1、2中钢球质量相同，速度变为原来的2倍，木块被撞距离变为原来的4倍，说明动能变为原来的4倍；实验1、3中钢球速度相同，质量变为原来的2倍，木块被撞距离变为原来的2倍，说明动能变为原来的2倍。对比可知，速度变化带来的动能变化幅度更大，因此速度对动能影响更大。
【解析】
1. 分析实验1和2：钢球质量$m$相同（30g），初速度$v$从$2cm/s$变为$4cm/s$（增大为原来的2倍），木块被撞后运动的距离$s$从$4cm$变为$16cm$（增大为原来的4倍），说明动能与速度的平方成正比，速度加倍时动能变为原来的4倍；
2. 分析实验1和3：钢球初速度$v$相同（$2cm/s$），质量$m$从30g变为60g（增大为原来的2倍），木块被撞后运动的距离$s$从$4cm$变为$8cm$（增大为原来的2倍），说明动能与质量成正比，质量加倍时动能变为原来的2倍；
3. 对比两组实验的动能变化幅度，速度变化引起的动能变化更显著，因此速度对物体的动能影响更大。
【答案】
速度
【知识点】
动能的影响因素、控制变量法
【点评】
本实验采用转换法（用木块移动距离反映钢球动能大小）和控制变量法探究动能的影响因素，通过定量分析实验数据，清晰对比出速度和质量对动能的影响程度，体现了物理实验中数据分析的重要性。
【难度系数】
0.7
