1. 下列关于功和能的关系的说法正确的是
(
A.具有能的物体,一定正在做功
B.正在做功的物体,一定具有能
C.物体具有的能量越多,它做的功越多
D.做功多的物体一定比做功少的物体具有的能多
(
B
)A.具有能的物体,一定正在做功
B.正在做功的物体,一定具有能
C.物体具有的能量越多,它做的功越多
D.做功多的物体一定比做功少的物体具有的能多
答案
1. B 提示:物体能做功或具有做功的本领,它就具有能。正在做功的物体一定具有能,但具有能的物体不一定正在做功。物体能做的功越多(而不是做功多),具有的能才越多,物体具有的能多,做的功不一定多。
解析
【分析】
我们首先要紧扣能量的核心定义来思考:能量是物体具备的对外做功的本领,只要物体有能力做功,就属于具有能,不要求物体此刻正在做功。接下来我们分两步验证选项:第一步先判断“有能”和“正在做功”的逻辑关系,区分“潜在的做功本领”和“实际正在做功”的差异;第二步再区分“物体具备的总能量”和“实际已经完成的做功量”的区别,就能逐一排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项:
A选项:具有能的物体只是拥有做功的本领,不一定正在对外做功,比如静止在高处的重物具有重力势能,但它没有下落时就没有正在做功,因此A错误。
B选项:正在做功的物体,说明它此刻已经在对外输出能量完成做功,必然具备做功的本领,因此一定具有能,B正确。
C选项:物体具有的能量越多,仅代表它潜在可以做的功越多,不代表它实际对外做的功就多,比如放在万米高空的大石块能量极大,但如果它一直不下落,实际做功为0,因此C错误。
D选项:做功多仅代表物体实际已经完成的功的数值大,不代表它自身具备的总能量就更多,比如一个物体对外做了100J的功后自身剩余能量极少,而另一个几乎没做功的物体,自身储存的总能量可能远大于100J,因此D错误。
综上,本题选B。
【答案】
B
【知识点】
能的定义;功与能的关系
【点评】
本题属于功和能章节的基础概念辨析题,易错点是混淆“具有做功的本领”和“实际正在做功”、“潜在可做功的总量”和“实际完成的做功量”这两组概念,提醒同学们学习物理概念时要准确把握定义的核心内涵,不要想当然地把两个相关概念直接划等号。
【难度系数】
0.8
我们首先要紧扣能量的核心定义来思考:能量是物体具备的对外做功的本领,只要物体有能力做功,就属于具有能,不要求物体此刻正在做功。接下来我们分两步验证选项:第一步先判断“有能”和“正在做功”的逻辑关系,区分“潜在的做功本领”和“实际正在做功”的差异;第二步再区分“物体具备的总能量”和“实际已经完成的做功量”的区别,就能逐一排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项:
A选项:具有能的物体只是拥有做功的本领,不一定正在对外做功,比如静止在高处的重物具有重力势能,但它没有下落时就没有正在做功,因此A错误。
B选项:正在做功的物体,说明它此刻已经在对外输出能量完成做功,必然具备做功的本领,因此一定具有能,B正确。
C选项:物体具有的能量越多,仅代表它潜在可以做的功越多,不代表它实际对外做的功就多,比如放在万米高空的大石块能量极大,但如果它一直不下落,实际做功为0,因此C错误。
D选项:做功多仅代表物体实际已经完成的功的数值大,不代表它自身具备的总能量就更多,比如一个物体对外做了100J的功后自身剩余能量极少,而另一个几乎没做功的物体,自身储存的总能量可能远大于100J,因此D错误。
综上,本题选B。
【答案】
B
【知识点】
能的定义;功与能的关系
【点评】
本题属于功和能章节的基础概念辨析题,易错点是混淆“具有做功的本领”和“实际正在做功”、“潜在可做功的总量”和“实际完成的做功量”这两组概念,提醒同学们学习物理概念时要准确把握定义的核心内涵,不要想当然地把两个相关概念直接划等号。
【难度系数】
0.8
2.(2025·盐城亭湖期中)国产大型客机C919质量较大,五代战机歼-20质量较小,如果它们同时在空中飞行,且动能相等,那么(
A.战机比客机飞得快
B.客机比战机飞得快
C.战机与客机飞得一样快
D.两者速度大小无法比较
A
)A.战机比客机飞得快
B.客机比战机飞得快
C.战机与客机飞得一样快
D.两者速度大小无法比较
答案
2. A 提示:物体的动能与质量和速度有关,同时在空中飞行,且动能相等,五代战机歼-20质量较小,故其速度大,比客机飞得快。
解析
【分析】
这道题围绕动能的相关规律展开,解题时首先要明确动能的两个影响因素:物体的质量和运动速度,对应关系可以通过动能公式推导梳理。第一步先提取题目给出的已知条件:两架飞机动能相等,C919客机质量更大、歼-20战机质量更小;第二步结合动能和质量、速度的定量关系推导,当动能固定不变时,质量越小的物体,对应的运动速度就越大,由此就能直接判断两架飞机的速度大小关系,选出正确选项。
【解析】
动能的计算公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$,将公式变形可得速度的推导式:$v=\sqrt{\frac{2E_k}{m}}$。
已知两架飞机动能$E_k$相等,且C919大客机的质量$m_{客}$大于歼-20战机的质量$m_{机}$,代入推导式可以得出:质量更小的歼-20战机的运动速度更大,也就是战机比客机飞得快,因此A选项正确,B、C、D选项不符合推导结果。
【答案】A
【知识点】动能的影响因素
【点评】
本题是动能相关的基础概念应用题,没有设置复杂计算,核心是考查学生对动能、质量、速度三者逻辑关系的理解,只要明确动能相等时质量和速度的反向对应关系就可以快速得出结论,少数同学容易搞反质量和速度的大小匹配关系误选B,解题时注意对应关系梳理即可避免出错。
【难度系数】0.9
这道题围绕动能的相关规律展开,解题时首先要明确动能的两个影响因素:物体的质量和运动速度,对应关系可以通过动能公式推导梳理。第一步先提取题目给出的已知条件:两架飞机动能相等,C919客机质量更大、歼-20战机质量更小;第二步结合动能和质量、速度的定量关系推导,当动能固定不变时,质量越小的物体,对应的运动速度就越大,由此就能直接判断两架飞机的速度大小关系,选出正确选项。
【解析】
动能的计算公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$,将公式变形可得速度的推导式:$v=\sqrt{\frac{2E_k}{m}}$。
已知两架飞机动能$E_k$相等,且C919大客机的质量$m_{客}$大于歼-20战机的质量$m_{机}$,代入推导式可以得出:质量更小的歼-20战机的运动速度更大,也就是战机比客机飞得快,因此A选项正确,B、C、D选项不符合推导结果。
【答案】A
【知识点】动能的影响因素
【点评】
本题是动能相关的基础概念应用题,没有设置复杂计算,核心是考查学生对动能、质量、速度三者逻辑关系的理解,只要明确动能相等时质量和速度的反向对应关系就可以快速得出结论,少数同学容易搞反质量和速度的大小匹配关系误选B,解题时注意对应关系梳理即可避免出错。
【难度系数】0.9
3. (2025·镇江润州模拟)如图所示,质量不同的小球从同一斜面同一高度由静止开始下滑,撞击静止在水平面上的纸盒,甲球将纸盒推动得更远。水平面的粗糙程度相同,关于该实验,下列判断正确的是(

A.本实验是探究动能大小与速度的关系
B.根据现象可推知甲球到达水平面时的速度较大
C.根据现象可推知甲对纸盒做的功较多
D.如果甲、乙从不同高度静止滚下,则不能判断甲、乙到达水平面时具有动能的多少
C
)A.本实验是探究动能大小与速度的关系
B.根据现象可推知甲球到达水平面时的速度较大
C.根据现象可推知甲对纸盒做的功较多
D.如果甲、乙从不同高度静止滚下,则不能判断甲、乙到达水平面时具有动能的多少
答案
3. C 提示:物体的动能与质量和速度有关,将质量不同的小球从相同的高度由静止滑下,甲、乙小球到达水平面的速度相同,探究的是动能与质量的关系;甲球将纸盒推得更远,说明甲球对纸盒做功更多;甲、乙从不同高度由静止滚下,只要比较两球将纸盒推动的距离即可比较甲、乙到达水平面时具有动能的多少。
解析
【分析】
这道题是探究动能影响因素的实验题,解题时首先要明确本实验用到的两个核心方法:控制变量法和转换法。第一步先梳理实验的控制条件:两个小球从同一斜面的同一高度由静止下滑,根据运动规律,它们到达水平面时的初速度是相等的,唯一变量是小球的质量,所以实验目的是探究动能和质量的关系。第二步利用转换法的逻辑:小球的动能大小无法直接观察,我们通过纸盒被推动的距离来间接反映动能大小,纸盒被推得越远,说明小球的动能越大,对纸盒做的功越多。最后逐个对照选项判断对错,就能选出正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项:
1. 选项A:本实验控制两球到达水平面的速度相同,小球的质量不同,因此探究的是动能大小与质量的关系,并非探究动能和速度的关系,A错误。
2. 选项B:小球从同一斜面同一高度由静止滑下,重力势能转化为动能,两球到达水平面时的速度是相等的,B错误。
3. 选项C:实验中通过纸盒被推动的距离反映小球的动能大小,甲球将纸盒推得更远,说明甲球的动能更大,甲对纸盒做的功更多,C正确。
4. 选项D:即使甲、乙从不同高度静止滚下,仍然可以通过比较纸盒被推动的距离,直接判断两球到达水平面时动能的大小,D错误。
【答案】
C
【知识点】
动能的影响因素,控制变量法,转换法
【点评】
本题属于动能探究实验的常规题型,重点考察对实验设计逻辑的理解,易错点是误认为两球从不同高度释放就无法比较动能大小,要明确转换法的核心是通过纸盒移动距离直接反映动能大小,不需要额外控制变量也能对比两个小球的动能大小。
【难度系数】
0.7
这道题是探究动能影响因素的实验题,解题时首先要明确本实验用到的两个核心方法:控制变量法和转换法。第一步先梳理实验的控制条件:两个小球从同一斜面的同一高度由静止下滑,根据运动规律,它们到达水平面时的初速度是相等的,唯一变量是小球的质量,所以实验目的是探究动能和质量的关系。第二步利用转换法的逻辑:小球的动能大小无法直接观察,我们通过纸盒被推动的距离来间接反映动能大小,纸盒被推得越远,说明小球的动能越大,对纸盒做的功越多。最后逐个对照选项判断对错,就能选出正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项:
1. 选项A:本实验控制两球到达水平面的速度相同,小球的质量不同,因此探究的是动能大小与质量的关系,并非探究动能和速度的关系,A错误。
2. 选项B:小球从同一斜面同一高度由静止滑下,重力势能转化为动能,两球到达水平面时的速度是相等的,B错误。
3. 选项C:实验中通过纸盒被推动的距离反映小球的动能大小,甲球将纸盒推得更远,说明甲球的动能更大,甲对纸盒做的功更多,C正确。
4. 选项D:即使甲、乙从不同高度静止滚下,仍然可以通过比较纸盒被推动的距离,直接判断两球到达水平面时动能的大小,D错误。
【答案】
C
【知识点】
动能的影响因素,控制变量法,转换法
【点评】
本题属于动能探究实验的常规题型,重点考察对实验设计逻辑的理解,易错点是误认为两球从不同高度释放就无法比较动能大小,要明确转换法的核心是通过纸盒移动距离直接反映动能大小,不需要额外控制变量也能对比两个小球的动能大小。
【难度系数】
0.7
4. 如图所示是交通限速标志牌,在同样的道路上,对不同车型限制不一样的最高行驶速度。因为同一辆汽车质量不变,
于载货汽车的质量更大,它具有的动能更

速度
越大,具有的动能越大
;当载货汽车和小轿车的速度
相同时,由于载货汽车的质量更大,它具有的动能更
大
,与前面的物体相撞时冲击力也更大,故对载货汽车限制更低
的最高行驶速度。答案
4. 速度 大 速度 大 低 提示:同一辆汽车质量不变,速度越大,具有的动能越大,故要限制机动车的最高行驶速度。当载货汽车和小汽车的速度相同时,载货汽车的质量更大,它具有的动能就更大,刹车阻力相同时,滑行的距离就更远,故要对载货汽车设定更低的最高行驶速度。
解析
【分析】
这道题围绕动能的影响因素展开思考,首先要明确动能的大小和物体的质量、运动速度两个因素相关,分析单一变量对动能的影响时要使用控制变量法。首先题干限定同一辆汽车质量不变,此时影响动能的变量就只有速度,速度越大对应的动能就越大;接下来要对比不同车型的动能差异,就需要控制速度这个变量相同,此时质量更大的载货汽车动能会比小轿车大,碰撞时危险性更高,因此需要给载货汽车设置更低的最高限速,顺着这个逻辑就能依次填出所有空。
【解析】
根据动能的决定规律,动能大小由质量和速度共同决定:
1. 当物体质量保持不变时,运动的速度越大,物体具有的动能就越大,因此同一辆汽车质量不变,速度越大,动能越大;
2. 当不同车辆的行驶速度相同时,质量越大的物体动能越大,载货汽车的质量远大于小轿车,二者速度相同时,载货汽车的动能更大,碰撞时的冲击力更强,为了降低行车风险,需要对载货汽车限制更低的最高行驶速度。
按照上述逻辑依次填入对应内容即可。
【答案】
速度;大;速度;大;低
【知识点】
动能的影响因素;控制变量法
【点评】
本题结合生活中真实的交通限速标识场景,将物理动能知识点和实际交通规则结合,考察学生对动能两个影响因素的理解,以及控制变量法在该知识点中的应用,能帮助学生体会物理知识在生活中的实用价值,难度较低。
【难度系数】
0.9
这道题围绕动能的影响因素展开思考,首先要明确动能的大小和物体的质量、运动速度两个因素相关,分析单一变量对动能的影响时要使用控制变量法。首先题干限定同一辆汽车质量不变,此时影响动能的变量就只有速度,速度越大对应的动能就越大;接下来要对比不同车型的动能差异,就需要控制速度这个变量相同,此时质量更大的载货汽车动能会比小轿车大,碰撞时危险性更高,因此需要给载货汽车设置更低的最高限速,顺着这个逻辑就能依次填出所有空。
【解析】
根据动能的决定规律,动能大小由质量和速度共同决定:
1. 当物体质量保持不变时,运动的速度越大,物体具有的动能就越大,因此同一辆汽车质量不变,速度越大,动能越大;
2. 当不同车辆的行驶速度相同时,质量越大的物体动能越大,载货汽车的质量远大于小轿车,二者速度相同时,载货汽车的动能更大,碰撞时的冲击力更强,为了降低行车风险,需要对载货汽车限制更低的最高行驶速度。
按照上述逻辑依次填入对应内容即可。
【答案】
速度;大;速度;大;低
【知识点】
动能的影响因素;控制变量法
【点评】
本题结合生活中真实的交通限速标识场景,将物理动能知识点和实际交通规则结合,考察学生对动能两个影响因素的理解,以及控制变量法在该知识点中的应用,能帮助学生体会物理知识在生活中的实用价值,难度较低。
【难度系数】
0.9
5. 如图所示为“套圈”游戏,出手后圈在空中先后经过$a$、$b$、$c$三个位置(不计空气阻力),其中$a$为圈运动的最高点,且$h_{ab}=h_{bc}$。则圈在$a$点的动能

大于
(填“等于”或“大于”)0。圈的重力在$ab$段和$bc$段所做的功$W_{ab}$=
(填“$>$”“$=$”或“$<$”)$W_{bc}$。答案
5. 大于 = 提示:圈在最高点a时,仍有向前的速度,故其动能大于0。圈从a点到c点的过程中,质量不变,$h_{ab}=h_{bc}$,由$W=Gh=mgh$知,圈的重力在ab段和bc段所做的功相同。
解析
【分析】
我们可以分两步梳理解题思路:①判断a点动能和0的关系:套圈是斜向抛出的曲线运动,到达最高点a时,竖直方向的速度减为0,但水平方向仍然保留向前运动的速度,动能是物体运动就具备的能量,只要速度不为零,动能就不可能为0,由此就能得到第一空的结果。②对比两段重力做功的大小:重力做功的大小只和物体重力、沿重力方向(竖直方向)移动的距离有关,公式为W=Gh,题目明确给出h_ab=h_bc,套圈的重力G固定不变,直接代入公式就可以对比两段重力做功的大小。
【解析】
1. 不计空气阻力时,套圈做斜抛运动,在最高点a处,仅竖直方向速度为0,水平方向仍有向前的运动速度,动能是物体由于运动而具有的能量,速度不为零则动能不为零,因此圈在a点的动能大于0。
2. 重力做功的计算公式为$W=Gh$,套圈的重力G保持不变,已知$h_{ab}=h_{bc}$,代入公式可得$W_{ab}=Gh_{ab}$,$W_{bc}=Gh_{bc}$,因此$W_{ab}=W_{bc}$。
【答案】
大于 =
【知识点】
动能的概念;重力做功计算;斜抛运动特点
【点评】
本题的易错点是容易误认为斜抛运动的最高点速度为零、动能为零,要注意区分竖直上抛和斜抛运动的最高点速度差异;同时要牢记重力做功仅和竖直方向的高度差有关,和运动路径、水平位移无关,不要被轨迹的水平长度干扰判断。
【难度系数】
0.7
我们可以分两步梳理解题思路:①判断a点动能和0的关系:套圈是斜向抛出的曲线运动,到达最高点a时,竖直方向的速度减为0,但水平方向仍然保留向前运动的速度,动能是物体运动就具备的能量,只要速度不为零,动能就不可能为0,由此就能得到第一空的结果。②对比两段重力做功的大小:重力做功的大小只和物体重力、沿重力方向(竖直方向)移动的距离有关,公式为W=Gh,题目明确给出h_ab=h_bc,套圈的重力G固定不变,直接代入公式就可以对比两段重力做功的大小。
【解析】
1. 不计空气阻力时,套圈做斜抛运动,在最高点a处,仅竖直方向速度为0,水平方向仍有向前的运动速度,动能是物体由于运动而具有的能量,速度不为零则动能不为零,因此圈在a点的动能大于0。
2. 重力做功的计算公式为$W=Gh$,套圈的重力G保持不变,已知$h_{ab}=h_{bc}$,代入公式可得$W_{ab}=Gh_{ab}$,$W_{bc}=Gh_{bc}$,因此$W_{ab}=W_{bc}$。
【答案】
大于 =
【知识点】
动能的概念;重力做功计算;斜抛运动特点
【点评】
本题的易错点是容易误认为斜抛运动的最高点速度为零、动能为零,要注意区分竖直上抛和斜抛运动的最高点速度差异;同时要牢记重力做功仅和竖直方向的高度差有关,和运动路径、水平位移无关,不要被轨迹的水平长度干扰判断。
【难度系数】
0.7
6. 如图所示,是探究“动能的大小与哪些因素有关”实验。

(1) 该实验利用了转换法,通过观察
(填“小球”或“纸盒”)动能的大小。
(2) 用质量不同的两个小球碰撞静止在同一水平面上的纸盒,实验中应将两球从斜面的
(3) 为探究小球动能大小与小球速度是否有关,应将图
(4) 若在实验中,纸盒被碰后滑出木板,在不改变原有器材的情况下,要使碰后纸盒能在木板上滑行到停止,方法是
。
(5) 若水平面绝对光滑,本实验
(1) 该实验利用了转换法,通过观察
纸盒移动的距离
来判断 小球
(填“小球”或“纸盒”)动能的大小。
(2) 用质量不同的两个小球碰撞静止在同一水平面上的纸盒,实验中应将两球从斜面的
同一
(填“同一”或“不同”)高度释放,这样做是为了 使小球到达水平面时速度相同
。(3) 为探究小球动能大小与小球速度是否有关,应将图
甲、乙
两实验比较,得出结论。该实验中物体的速度是指小球从斜面上静止滚下与纸盒碰撞时碰前球
(填“碰前球”“碰后球”“碰前纸盒”或“碰后纸盒”)的速度。(4) 若在实验中,纸盒被碰后滑出木板,在不改变原有器材的情况下,要使碰后纸盒能在木板上滑行到停止,方法是
降低小球释放的高度
。
(5) 若水平面绝对光滑,本实验
不能
(填“能”或“不能”)达到探究目的,理由是纸盒将一直运动下去
。答案
6.(1)纸盒移动的距离 小球 (2)同一 使小球到达水平面时速度相同(3)甲、乙 碰前球 (4)降低小球释放的高度 (5)不能 纸盒将一直运动下去
提示:(4) 降低小球释放的高度,小球到达水平面时获得的动能减小,对纸盒做功变小,纸盒在木板上滑行的距离减小,可使碰后纸盒能在木板上滑行。(5) 若水平面绝对光滑,小球和纸盒将一直运动下去,就不能达到通过比较距离来比较动能的目的。
提示:(4) 降低小球释放的高度,小球到达水平面时获得的动能减小,对纸盒做功变小,纸盒在木板上滑行的距离减小,可使碰后纸盒能在木板上滑行。(5) 若水平面绝对光滑,小球和纸盒将一直运动下去,就不能达到通过比较距离来比较动能的目的。
解析
【分析】
这道题是探究动能大小影响因素的经典实验题,解题核心要抓住实验用到的转换法和控制变量法两个核心思路:
1. 第一问转换法的应用:动能是抽象的物理量,无法直接观察,我们需要把小球动能的大小转化为容易观测的纸盒被推动的距离,通过纸盒移动的远近间接反映小球动能大小。
2. 第二问控制变量法的应用:探究质量对动能的影响时,要保证除了小球质量之外,其他可能影响动能的变量都相同,所以要让不同小球从斜面同一高度释放,保证小球到达水平面时的初速度一致。
3. 第三问探究速度对动能的影响,就要控制小球质量相同,改变小球的速度,所以选同一个小球从不同高度释放的甲、乙两组实验,我们研究的是小球碰撞纸盒前的动能,所以对应的速度是小球碰纸盒之前的速度。
4. 第四问纸盒滑出木板,说明小球推动纸盒的距离太长,不换器材的前提下,只要减小小球的初速度,也就是降低小球释放高度,就能减小小球动能,让纸盒滑行距离变短。
5. 第五问结合牛顿第一定律分析,如果水平面绝对光滑,纸盒不受阻力就不会停下,无法通过移动距离比较动能,自然不能完成实验。
【解析】
(1) 实验中无法直接测量小球的动能大小,通过观察纸盒被撞击后移动的距离来间接反映小球动能的大小,纸盒移动距离越远,说明小球的动能越大,这是转换法的典型应用。
(2) 探究动能与质量的关系时,根据控制变量法,需要控制小球到达水平面时的速度相同,改变小球的质量,因此要将质量不同的两个小球从斜面的同一高度释放,保证小球到达水平面时的初速度相等。
(3) 探究小球动能大小与速度的关系时,需要控制小球质量相同,改变小球到达水平面的速度,因此选择同一个小球从不同高度释放的甲、乙两组实验对比;实验中探究的是小球碰撞纸盒瞬间的动能,对应的速度是小球和纸盒碰撞之前的速度,也就是碰前球的速度。
(4) 纸盒滑出木板,说明小球的动能过大,推动纸盒滑行的距离过长,在不改变原有器材的情况下,降低小球释放的高度,就可以减小小球到达水平面的初速度,减小小球的动能,让纸盒滑行的距离缩短,不会滑出木板。
(5) 若水平面绝对光滑,纸盒在水平面上运动时不受摩擦力,根据牛顿第一定律,纸盒被碰撞后将一直保持匀速直线运动状态,永远不会停止,无法通过纸盒移动的距离来比较小球动能的大小,因此本实验不能达到探究目的。
【答案】
(1) 纸盒移动的距离;小球
(2) 同一;使小球到达水平面时速度相同
(3) 甲、乙;碰前球
(4) 降低小球释放的高度
(5) 不能;纸盒将一直运动下去
【知识点】
动能的影响因素;转换法;控制变量法
【点评】
本题全面覆盖了动能影响因素实验的核心考点,既考察了基础的实验方法,也设置了实验故障处理、极端实验场景分析的拓展问题,要求学生不能死记硬背实验结论,要真正理解实验的设计逻辑,灵活运用物理规律分析实际问题。
【难度系数】
0.7
这道题是探究动能大小影响因素的经典实验题,解题核心要抓住实验用到的转换法和控制变量法两个核心思路:
1. 第一问转换法的应用:动能是抽象的物理量,无法直接观察,我们需要把小球动能的大小转化为容易观测的纸盒被推动的距离,通过纸盒移动的远近间接反映小球动能大小。
2. 第二问控制变量法的应用:探究质量对动能的影响时,要保证除了小球质量之外,其他可能影响动能的变量都相同,所以要让不同小球从斜面同一高度释放,保证小球到达水平面时的初速度一致。
3. 第三问探究速度对动能的影响,就要控制小球质量相同,改变小球的速度,所以选同一个小球从不同高度释放的甲、乙两组实验,我们研究的是小球碰撞纸盒前的动能,所以对应的速度是小球碰纸盒之前的速度。
4. 第四问纸盒滑出木板,说明小球推动纸盒的距离太长,不换器材的前提下,只要减小小球的初速度,也就是降低小球释放高度,就能减小小球动能,让纸盒滑行距离变短。
5. 第五问结合牛顿第一定律分析,如果水平面绝对光滑,纸盒不受阻力就不会停下,无法通过移动距离比较动能,自然不能完成实验。
【解析】
(1) 实验中无法直接测量小球的动能大小,通过观察纸盒被撞击后移动的距离来间接反映小球动能的大小,纸盒移动距离越远,说明小球的动能越大,这是转换法的典型应用。
(2) 探究动能与质量的关系时,根据控制变量法,需要控制小球到达水平面时的速度相同,改变小球的质量,因此要将质量不同的两个小球从斜面的同一高度释放,保证小球到达水平面时的初速度相等。
(3) 探究小球动能大小与速度的关系时,需要控制小球质量相同,改变小球到达水平面的速度,因此选择同一个小球从不同高度释放的甲、乙两组实验对比;实验中探究的是小球碰撞纸盒瞬间的动能,对应的速度是小球和纸盒碰撞之前的速度,也就是碰前球的速度。
(4) 纸盒滑出木板,说明小球的动能过大,推动纸盒滑行的距离过长,在不改变原有器材的情况下,降低小球释放的高度,就可以减小小球到达水平面的初速度,减小小球的动能,让纸盒滑行的距离缩短,不会滑出木板。
(5) 若水平面绝对光滑,纸盒在水平面上运动时不受摩擦力,根据牛顿第一定律,纸盒被碰撞后将一直保持匀速直线运动状态,永远不会停止,无法通过纸盒移动的距离来比较小球动能的大小,因此本实验不能达到探究目的。
【答案】
(1) 纸盒移动的距离;小球
(2) 同一;使小球到达水平面时速度相同
(3) 甲、乙;碰前球
(4) 降低小球释放的高度
(5) 不能;纸盒将一直运动下去
【知识点】
动能的影响因素;转换法;控制变量法
【点评】
本题全面覆盖了动能影响因素实验的核心考点,既考察了基础的实验方法,也设置了实验故障处理、极端实验场景分析的拓展问题,要求学生不能死记硬背实验结论,要真正理解实验的设计逻辑,灵活运用物理规律分析实际问题。
【难度系数】
0.7
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