7.(2025·南京中考)在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究动能大小与哪些因素有关”的两个实验中,都出现如图所示的情景。在提供图中器材的基础上,有以下判断:①添加一条棉布和一块玻璃板,可完成“探究阻力对物体运动的影响”实验。②添加一个木块和若干砝码,可完成“探究动能大小与哪些因素有关”实验。③要完成上述两个实验,每次小车都需要从同一斜面同一位置由静止释放。④两个实验都需要在实验基础上通过科学推理得出结论。其中正确的是(

A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
A
)A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案
7. A 提示:改变水平面的粗糙程度来改变改变小车受到的阻力,可探究阻力对物体运动的影响。添加砝码来改变小车质量,可探究动能与质量的关系。让同一小车从不同高度滑下,可探究动能与速度的关系。探究动能大小与哪些因素有关时,是通过实验现象直接归纳结论,并非是科学推理。
解析
【分析】
我们可以逐个对四个判断结合两个实验的实验目的、操作要求、实验方法逐一验证:首先回忆两个实验的核心逻辑,探究阻力对物体运动的影响需要改变水平面阻力、控制小车初速度相同;探究动能影响因素需要用转换法体现动能大小,用控制变量法分别改变质量、速度两个变量。先判断①:要改变小车受到的阻力,只需要不同粗糙程度的水平面,现有长木板,添加棉布和玻璃板刚好可以得到三种阻力不同的水平面,满足实验要求,①正确。再判断②:探究动能大小和质量、速度的关系,添加木块就可以通过木块被推动的距离转换反映小车动能大小,添加砝码可以改变小车质量,同时可以通过改变小车在斜面的释放高度改变初速度,完全可以完成实验,②正确。接着判断③:只有探究阻力对物体运动的影响时才需要每次让小车从同一位置释放保证初速度一致,探究动能和速度的关系时,需要让小车从不同高度释放获得不同的初速度,因此不需要每次都从同一位置释放,③错误。最后判断④:只有探究阻力对物体运动的影响需要推理不受力的理想情况,探究动能的实验可以直接通过观测到的实验现象归纳结论,不需要科学推理,④错误。最终就能得到正确选项。
【解析】
我们逐一分析四个说法:
1. 关于①:探究阻力对物体运动的影响,实验核心是通过改变水平面粗糙程度改变小车受到的阻力,现有长木板,添加棉布和玻璃板后,可得到粗糙程度依次减小的三个水平面,通过对比小车在不同水平面上的滑行距离,即可完成该实验,①正确。
2. 关于②:探究动能大小与哪些因素有关的实验,通过木块被小车推动的距离来反映小车动能大小(转换法),添加木块即可实现该转换;添加砝码可以改变小车的总质量,探究动能与质量的关系;同时让同一小车从斜面不同高度由静止释放,即可改变小车到达水平面的初速度,探究动能与速度的关系,因此添加一个木块和若干砝码可完成该实验,②正确。
3. 关于③:探究阻力对物体运动的影响时,需要控制小车到达水平面的初速度相同,因此小车要从同一斜面同一位置由静止释放;但探究动能与速度的关系时,需要改变小车到达水平面的初速度,需要让同一小车从斜面不同高度由静止释放,并非每次都从同一位置释放,③错误。
4. 关于④:“探究阻力对物体运动的影响”实验中,无法实现完全不受阻力的理想环境,需要在实验基础上通过科学推理得出结论;但“探究动能大小与哪些因素有关”的实验,可直接通过观测木块移动距离的实验现象归纳得到动能与质量、速度的关系,不需要科学推理,④错误。
综上,正确的是①②,答案为A。
【答案】
A
【知识点】
阻力对物体运动的影响,动能的影响因素,控制变量法
【点评】
本题对比辨析了初中力学两个经典实验的器材要求、操作细节和实验方法,容易出错的点是混淆两个实验的操作目的,误认为两个实验都需要小车从同一高度释放、都用到科学推理法,解题时要结合实验目的理解每一步操作的意义,不要机械记忆实验步骤。
【难度系数】
0.6
我们可以逐个对四个判断结合两个实验的实验目的、操作要求、实验方法逐一验证:首先回忆两个实验的核心逻辑,探究阻力对物体运动的影响需要改变水平面阻力、控制小车初速度相同;探究动能影响因素需要用转换法体现动能大小,用控制变量法分别改变质量、速度两个变量。先判断①:要改变小车受到的阻力,只需要不同粗糙程度的水平面,现有长木板,添加棉布和玻璃板刚好可以得到三种阻力不同的水平面,满足实验要求,①正确。再判断②:探究动能大小和质量、速度的关系,添加木块就可以通过木块被推动的距离转换反映小车动能大小,添加砝码可以改变小车质量,同时可以通过改变小车在斜面的释放高度改变初速度,完全可以完成实验,②正确。接着判断③:只有探究阻力对物体运动的影响时才需要每次让小车从同一位置释放保证初速度一致,探究动能和速度的关系时,需要让小车从不同高度释放获得不同的初速度,因此不需要每次都从同一位置释放,③错误。最后判断④:只有探究阻力对物体运动的影响需要推理不受力的理想情况,探究动能的实验可以直接通过观测到的实验现象归纳结论,不需要科学推理,④错误。最终就能得到正确选项。
【解析】
我们逐一分析四个说法:
1. 关于①:探究阻力对物体运动的影响,实验核心是通过改变水平面粗糙程度改变小车受到的阻力,现有长木板,添加棉布和玻璃板后,可得到粗糙程度依次减小的三个水平面,通过对比小车在不同水平面上的滑行距离,即可完成该实验,①正确。
2. 关于②:探究动能大小与哪些因素有关的实验,通过木块被小车推动的距离来反映小车动能大小(转换法),添加木块即可实现该转换;添加砝码可以改变小车的总质量,探究动能与质量的关系;同时让同一小车从斜面不同高度由静止释放,即可改变小车到达水平面的初速度,探究动能与速度的关系,因此添加一个木块和若干砝码可完成该实验,②正确。
3. 关于③:探究阻力对物体运动的影响时,需要控制小车到达水平面的初速度相同,因此小车要从同一斜面同一位置由静止释放;但探究动能与速度的关系时,需要改变小车到达水平面的初速度,需要让同一小车从斜面不同高度由静止释放,并非每次都从同一位置释放,③错误。
4. 关于④:“探究阻力对物体运动的影响”实验中,无法实现完全不受阻力的理想环境,需要在实验基础上通过科学推理得出结论;但“探究动能大小与哪些因素有关”的实验,可直接通过观测木块移动距离的实验现象归纳得到动能与质量、速度的关系,不需要科学推理,④错误。
综上,正确的是①②,答案为A。
【答案】
A
【知识点】
阻力对物体运动的影响,动能的影响因素,控制变量法
【点评】
本题对比辨析了初中力学两个经典实验的器材要求、操作细节和实验方法,容易出错的点是混淆两个实验的操作目的,误认为两个实验都需要小车从同一高度释放、都用到科学推理法,解题时要结合实验目的理解每一步操作的意义,不要机械记忆实验步骤。
【难度系数】
0.6
8. (2025·泰州靖江模拟)如表所示,关于小球动能的说法错误的是(

A.小球的动能与质量和速度都有关
B.改变速度比改变质量对小球动能影响更大
C.该实验严格遵循了控制变量法
D.若小球的动能为 18 J,则质量与速度可能为 3 kg,6 m/s
D
)A.小球的动能与质量和速度都有关
B.改变速度比改变质量对小球动能影响更大
C.该实验严格遵循了控制变量法
D.若小球的动能为 18 J,则质量与速度可能为 3 kg,6 m/s
答案
8. D 提示:速度不变时,质量变为原来的2倍,动能变为原来的2倍,即动能与质量成正比。当质量不变时,速度变为原来的1.5倍,动能会变为原来的2.25倍,即动能与速度的平方成正比,故速度对动能的影响更大。由第一组数据知,$m=1\ \mathrm{kg},v=2\ \mathrm{m/s}$时,动能为2 J。当$m'=3\ \mathrm{kg}、v'=6\ \mathrm{m/s}$时,$m'=3m$,$v'=3v$,此时的动能为$2\ \mathrm{J}×3×3^2=54\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
我们先从表格给出的三组实验数据入手梳理变量关系:首先对比第1、2组数据,速度保持2m/s不变,质量从1kg增大到2kg,动能从2J增大到4J,可得速度一定时,动能与质量成正比;再对比第1、3组数据,质量保持1kg不变,速度从2m/s增大到3m/s,动能从2J增大到4.5J,可得质量一定时,动能与速度的平方成正比。接下来逐个验证四个选项的正误,就能找出描述错误的选项。
【解析】
我们逐一判断各选项:
1. 选项A:通过两组对照实验可以发现,动能会随质量、速度的变化发生改变,说明小球的动能与质量和速度都有关,该说法正确,不符合题意;
2. 选项B:从数据对比可知,速度不变时,质量增大为原来的2倍,动能仅增大为原来的2倍;质量不变时,速度增大为原来的1.5倍,动能就增大为原来的2.25倍,可见改变速度比改变质量对小球动能的影响更大,该说法正确,不符合题意;
3. 选项C:实验过程中分别控制速度不变探究质量对动能的影响、控制质量不变探究速度对动能的影响,严格遵循了控制变量法的实验要求,该说法正确,不符合题意;
4. 选项D:根据动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$,代入m=3kg、v=6m/s计算,可得$E_k=\frac{1}{2} × 3\ \mathrm{kg} × (6\ \mathrm{m/s})^2=54\ \mathrm{J}$,并非18J,该说法错误,符合题意。
【答案】D
【知识点】动能的影响因素,控制变量法
【点评】本题结合表格数据探究动能的影响因素,既考查定性的变量关系判断,也要求推导动能和质量、速度的定量关系,易错点是忽略动能与速度是平方正比关系,误判D选项的描述成立,需要结合动能公式定量计算才能准确判断。
【难度系数】0.6
我们先从表格给出的三组实验数据入手梳理变量关系:首先对比第1、2组数据,速度保持2m/s不变,质量从1kg增大到2kg,动能从2J增大到4J,可得速度一定时,动能与质量成正比;再对比第1、3组数据,质量保持1kg不变,速度从2m/s增大到3m/s,动能从2J增大到4.5J,可得质量一定时,动能与速度的平方成正比。接下来逐个验证四个选项的正误,就能找出描述错误的选项。
【解析】
我们逐一判断各选项:
1. 选项A:通过两组对照实验可以发现,动能会随质量、速度的变化发生改变,说明小球的动能与质量和速度都有关,该说法正确,不符合题意;
2. 选项B:从数据对比可知,速度不变时,质量增大为原来的2倍,动能仅增大为原来的2倍;质量不变时,速度增大为原来的1.5倍,动能就增大为原来的2.25倍,可见改变速度比改变质量对小球动能的影响更大,该说法正确,不符合题意;
3. 选项C:实验过程中分别控制速度不变探究质量对动能的影响、控制质量不变探究速度对动能的影响,严格遵循了控制变量法的实验要求,该说法正确,不符合题意;
4. 选项D:根据动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$,代入m=3kg、v=6m/s计算,可得$E_k=\frac{1}{2} × 3\ \mathrm{kg} × (6\ \mathrm{m/s})^2=54\ \mathrm{J}$,并非18J,该说法错误,符合题意。
【答案】D
【知识点】动能的影响因素,控制变量法
【点评】本题结合表格数据探究动能的影响因素,既考查定性的变量关系判断,也要求推导动能和质量、速度的定量关系,易错点是忽略动能与速度是平方正比关系,误判D选项的描述成立,需要结合动能公式定量计算才能准确判断。
【难度系数】0.6
9. 如图所示,小安站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上,小稳站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上,小安的动能

不变
,小稳的动能不变
(以上两空均填“变大”“不变”或“变小”)。若小安和小稳的动能是相等的,则他俩质量较大的是小安
。答案
9. 不变 不变 小安 提示:动能的大小与质量和速度有关,质量与速度不变时,动能不变;动能相同时,速度较大的质量较小。
解析
【分析】
我们解题的核心是抓住动能的两个决定因素:物体的质量和运动速度大小。首先第一步判断前两空:小安站在匀速上行的扶梯上,他自身质量没有变化,运动速度始终保持0.5m/s恒定,没有发生改变,因此动能不会变化;同理小稳站在匀速下行的扶梯上,自身质量不变,运动速度始终保持0.7m/s恒定,动能也不会变化。第二步判断质量大小:当两个物体动能相等时,根据动能的规律,速度越小的物体,对应的质量就越大,对比两人速度,小安的速度更小,因此质量更大的是小安。
【解析】
1. 动能的大小由质量和速度共同决定。小安随自动扶梯匀速上行,自身质量不变,运动速度大小始终为0.5m/s保持恒定,因此小安的动能不变。
2. 小稳随自动扶梯匀速下行,自身质量不变,运动速度大小始终为0.7m/s保持恒定,因此小稳的动能不变。
3. 已知两人动能相等,由动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$可知,动能相同时,速度越小,物体的质量越大。由于$v_1=0.5\mathrm{m/s}<v_2=0.7\mathrm{m/s}$,因此质量较大的是小安。
【答案】
不变 不变 小安
【知识点】
动能的影响因素
【点评】
本题属于动能相关的基础概念题,容易出现的误区是误以为运动方向会影响动能大小,实际上动能只和质量、速度的大小有关,和运动方向无关,同时要注意动能相等时质量和速度的反比对应关系,不要把两者的大小关系搞反。
【难度系数】
0.9
我们解题的核心是抓住动能的两个决定因素:物体的质量和运动速度大小。首先第一步判断前两空:小安站在匀速上行的扶梯上,他自身质量没有变化,运动速度始终保持0.5m/s恒定,没有发生改变,因此动能不会变化;同理小稳站在匀速下行的扶梯上,自身质量不变,运动速度始终保持0.7m/s恒定,动能也不会变化。第二步判断质量大小:当两个物体动能相等时,根据动能的规律,速度越小的物体,对应的质量就越大,对比两人速度,小安的速度更小,因此质量更大的是小安。
【解析】
1. 动能的大小由质量和速度共同决定。小安随自动扶梯匀速上行,自身质量不变,运动速度大小始终为0.5m/s保持恒定,因此小安的动能不变。
2. 小稳随自动扶梯匀速下行,自身质量不变,运动速度大小始终为0.7m/s保持恒定,因此小稳的动能不变。
3. 已知两人动能相等,由动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$可知,动能相同时,速度越小,物体的质量越大。由于$v_1=0.5\mathrm{m/s}<v_2=0.7\mathrm{m/s}$,因此质量较大的是小安。
【答案】
不变 不变 小安
【知识点】
动能的影响因素
【点评】
本题属于动能相关的基础概念题,容易出现的误区是误以为运动方向会影响动能大小,实际上动能只和质量、速度的大小有关,和运动方向无关,同时要注意动能相等时质量和速度的反比对应关系,不要把两者的大小关系搞反。
【难度系数】
0.9
10. 九年级物理课本中给出了一些物体的动能,如表所示。

(1)在质量和速度这两个物理量中,对动能影响较大的是
(2)物体的动能$E$与物体质量$m$和运动速度$v$的定量关系,你认为最可能的是
A. $E=mv$
B. $E=\sqrt{mv}$
C. $E=\dfrac{mv^2}{2}$
(1)在质量和速度这两个物理量中,对动能影响较大的是
速度
(填“质量”或“速度”)。(2)物体的动能$E$与物体质量$m$和运动速度$v$的定量关系,你认为最可能的是
C
。A. $E=mv$
B. $E=\sqrt{mv}$
C. $E=\dfrac{mv^2}{2}$
答案
10.(1)速度 (2)C 提示:(1) 子弹质量约是运动员质量的$\dfrac{1}{6\ 000}$,子弹速度约是运动员速度的80倍,而动能却差不多,说明速度对物体动能的影响更大。(2) 速度对物体动能的影响大于质量对物体动能的影响,动能公式中应突出速度的主要影响,故C最可能。
解析
【分析】
我们先从表格给出的三个物体的动能数据入手梳理思路:第一问可以选取动能相近的两个物体,比如跑百米的运动员和飞行的步枪子弹,估算二者质量和速度的比值,通过对比质量、速度的差异和最终动能的差异,就能判断两个物理量哪个对动能的影响更大。第二问结合第一问得到的“速度对动能影响更大”的结论,逐一验证三个选项的规律,就能选出符合实际的动能表达式。
【解析】
(1)选取跑百米的运动员和飞行的步枪子弹做对比:运动员质量约为60kg,百米跑的平均速度约为10m/s;步枪子弹质量约为0.01kg,飞行速度约为800m/s。可以看到子弹的质量仅为运动员的1/6000,速度却是运动员的80倍,二者的动能却几乎相当,说明速度的变化对动能的影响程度远大于质量,因此对动能影响较大的是速度。
(2)对三个选项逐一验证:
选项A:若$E=mv$,代入数值可得运动员的$mv=60\mathrm{kg} × 10\mathrm{m/s}=600\ \mathrm{kg· m/s}$,子弹的$mv=0.01\mathrm{kg} × 800\mathrm{m/s}=8\ \mathrm{kg· m/s}$,二者数值相差75倍,和表格中二者动能相近的事实不符;
选项B:若$E=\sqrt{mv}$,运动员的$\sqrt{mv}=\sqrt{600}\approx24.5$,子弹的$\sqrt{mv}=\sqrt{8}\approx2.8$,二者差距同样极大,不符合实际动能情况;
选项C:若$E=\dfrac{mv^2}{2}$,代入运动员数值得到$E=0.5×60\mathrm{kg}×(10\mathrm{m/s})^2=3000\mathrm{J}$,和表格中运动员动能约$3×10^3\mathrm{J}$完全吻合,代入子弹数值得到$E=0.5×0.01\mathrm{kg}×(800\mathrm{m/s})^2=3200\mathrm{J}$,和表格中子弹约$5×10^3\mathrm{J}$的量级一致,且公式中速度为二次方,符合“速度对动能影响更大”的结论,因此选C。
【答案】
(1)速度 (2)C
【知识点】
动能的影响因素,动能计算公式
【点评】
本题没有直接考察知识点的死记硬背,而是通过给定的实际物体动能数据,引导学生通过对比变量权重推导规律,锻炼了学生的数据分析和逻辑推导能力,帮助学生深度理解动能和质量、速度的定性、定量关联。
【难度系数】
0.7
我们先从表格给出的三个物体的动能数据入手梳理思路:第一问可以选取动能相近的两个物体,比如跑百米的运动员和飞行的步枪子弹,估算二者质量和速度的比值,通过对比质量、速度的差异和最终动能的差异,就能判断两个物理量哪个对动能的影响更大。第二问结合第一问得到的“速度对动能影响更大”的结论,逐一验证三个选项的规律,就能选出符合实际的动能表达式。
【解析】
(1)选取跑百米的运动员和飞行的步枪子弹做对比:运动员质量约为60kg,百米跑的平均速度约为10m/s;步枪子弹质量约为0.01kg,飞行速度约为800m/s。可以看到子弹的质量仅为运动员的1/6000,速度却是运动员的80倍,二者的动能却几乎相当,说明速度的变化对动能的影响程度远大于质量,因此对动能影响较大的是速度。
(2)对三个选项逐一验证:
选项A:若$E=mv$,代入数值可得运动员的$mv=60\mathrm{kg} × 10\mathrm{m/s}=600\ \mathrm{kg· m/s}$,子弹的$mv=0.01\mathrm{kg} × 800\mathrm{m/s}=8\ \mathrm{kg· m/s}$,二者数值相差75倍,和表格中二者动能相近的事实不符;
选项B:若$E=\sqrt{mv}$,运动员的$\sqrt{mv}=\sqrt{600}\approx24.5$,子弹的$\sqrt{mv}=\sqrt{8}\approx2.8$,二者差距同样极大,不符合实际动能情况;
选项C:若$E=\dfrac{mv^2}{2}$,代入运动员数值得到$E=0.5×60\mathrm{kg}×(10\mathrm{m/s})^2=3000\mathrm{J}$,和表格中运动员动能约$3×10^3\mathrm{J}$完全吻合,代入子弹数值得到$E=0.5×0.01\mathrm{kg}×(800\mathrm{m/s})^2=3200\mathrm{J}$,和表格中子弹约$5×10^3\mathrm{J}$的量级一致,且公式中速度为二次方,符合“速度对动能影响更大”的结论,因此选C。
【答案】
(1)速度 (2)C
【知识点】
动能的影响因素,动能计算公式
【点评】
本题没有直接考察知识点的死记硬背,而是通过给定的实际物体动能数据,引导学生通过对比变量权重推导规律,锻炼了学生的数据分析和逻辑推导能力,帮助学生深度理解动能和质量、速度的定性、定量关联。
【难度系数】
0.7
11. (2025·南通启东阶段检测)如图所示是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。

(1) 甲、乙两次实验可以初步得出的结论是
(2) 若在刚开始做实验时发现木块运动到了长木板的末端之外,在不改变实验器材的条件下,解决的办法是
(3) 实验中忽略空气阻力,铁球碰撞木块后继续向前运动,木块在水平木板上滑动一段距离后停下,设碰撞后木块获得的动能为$E_0$,木块克服摩擦力所做的功为$W$,则$E_0$
(1) 甲、乙两次实验可以初步得出的结论是
质量相同时,速度越大,动能就越大
,若想使实验效果更为明显,应使用质量更小
(填“大”或“小”)的木块。(2) 若在刚开始做实验时发现木块运动到了长木板的末端之外,在不改变实验器材的条件下,解决的办法是
降低铁球释放的高度
。(3) 实验中忽略空气阻力,铁球碰撞木块后继续向前运动,木块在水平木板上滑动一段距离后停下,设碰撞后木块获得的动能为$E_0$,木块克服摩擦力所做的功为$W$,则$E_0$
=
(填“$>$”“$=$”或“$<$”)$W$。答案
11.(1)质量相同时,速度越大,动能就越大 小 (2)降低铁球释放的高度(3)= 提示:(1) 甲中铁球到达水平面的速度比乙中的大,将木块推动得更远,说明质量一定时,速度越大,动能越大。换用质量更小的木块,可将木块推得更远,实验效果更明显。(2) 适当降低铁球释放的高度,可避免木块被推到长木板的末端之外。(3) 忽略空气阻力,木块运动过程中克服摩擦做的功等于木块获得的动能。
解析
【分析】
首先我们用控制变量法分析甲乙两次实验:两次实验使用的是同一个铁球,铁球质量完全相同,唯一的变量是铁球在斜面上的释放高度,甲图中铁球释放高度更高,滑到水平面时的初速度更大,推动木块移动的距离更远,由此就能推导动能和速度的关系。要让实验效果更明显,就是要让木块被推动的距离差异更大,换用质量更小的木块,木块受到的滑动摩擦力更小,相同动能下移动距离更远,现象更清晰。第二问木块滑出木板,说明铁球初动能太大,不更换器材的前提下,只需要降低铁球释放高度,就能减小铁球到达水平面的速度,从而减小铁球动能,缩短木块移动距离。第三问木块碰撞后获得动能,滑动过程中最终停下,忽略空气阻力的话,木块的全部动能都用来克服摩擦力做功,由此就能判断两者的大小关系。
【解析】
(1) 甲乙两次实验控制铁球质量相同,改变铁球到达水平面的速度,甲图速度更大时木块被推得更远,说明铁球动能更大,因此得出结论:质量相同时,速度越大,动能就越大。使用质量更小的木块时,木块对水平面的压力更小,受到的滑动摩擦力更小,被推动后移动的距离更远,两次实验的距离差异更显著,实验效果更明显。
(2) 木块运动到长木板末端之外,说明铁球到达水平面时动能过大,推动木块移动距离过长,在不改变现有实验器材的条件下,适当降低铁球释放的高度,就可以减小铁球到达水平面的初速度,从而减小铁球的动能,让木块移动的距离缩短,避免滑出木板。
(3) 碰撞后木块获得动能$E_0$,木块在水平木板上滑动的过程中忽略空气阻力,木块的动能全部用来克服摩擦力做功,最终木块静止动能变为0,因此木块获得的动能全部等于木块克服摩擦力做的功,即$E_0=W$。
【答案】
质量相同时,速度越大,动能就越大;小;降低铁球释放的高度;=
【知识点】
动能的影响因素;控制变量法;功与能的关系
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验题,重点考察控制变量法在实验中的应用,同时结合实验异常场景的处理、动能和摩擦力做功的对应关系设置考点,整体贴合实验操作的实际逻辑,只要理解实验设计原理就能顺利推导结论。
【难度系数】
0.7
首先我们用控制变量法分析甲乙两次实验:两次实验使用的是同一个铁球,铁球质量完全相同,唯一的变量是铁球在斜面上的释放高度,甲图中铁球释放高度更高,滑到水平面时的初速度更大,推动木块移动的距离更远,由此就能推导动能和速度的关系。要让实验效果更明显,就是要让木块被推动的距离差异更大,换用质量更小的木块,木块受到的滑动摩擦力更小,相同动能下移动距离更远,现象更清晰。第二问木块滑出木板,说明铁球初动能太大,不更换器材的前提下,只需要降低铁球释放高度,就能减小铁球到达水平面的速度,从而减小铁球动能,缩短木块移动距离。第三问木块碰撞后获得动能,滑动过程中最终停下,忽略空气阻力的话,木块的全部动能都用来克服摩擦力做功,由此就能判断两者的大小关系。
【解析】
(1) 甲乙两次实验控制铁球质量相同,改变铁球到达水平面的速度,甲图速度更大时木块被推得更远,说明铁球动能更大,因此得出结论:质量相同时,速度越大,动能就越大。使用质量更小的木块时,木块对水平面的压力更小,受到的滑动摩擦力更小,被推动后移动的距离更远,两次实验的距离差异更显著,实验效果更明显。
(2) 木块运动到长木板末端之外,说明铁球到达水平面时动能过大,推动木块移动距离过长,在不改变现有实验器材的条件下,适当降低铁球释放的高度,就可以减小铁球到达水平面的初速度,从而减小铁球的动能,让木块移动的距离缩短,避免滑出木板。
(3) 碰撞后木块获得动能$E_0$,木块在水平木板上滑动的过程中忽略空气阻力,木块的动能全部用来克服摩擦力做功,最终木块静止动能变为0,因此木块获得的动能全部等于木块克服摩擦力做的功,即$E_0=W$。
【答案】
质量相同时,速度越大,动能就越大;小;降低铁球释放的高度;=
【知识点】
动能的影响因素;控制变量法;功与能的关系
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验题,重点考察控制变量法在实验中的应用,同时结合实验异常场景的处理、动能和摩擦力做功的对应关系设置考点,整体贴合实验操作的实际逻辑,只要理解实验设计原理就能顺利推导结论。
【难度系数】
0.7
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