实验 探究物体的动能跟哪些因素有关
命题点
【实验器材】质量的钢球、木块、斜面等。
【实验装置】

【实验方法】
1. 转换法：通过木块来反映钢球动能的大小。
2. 控制变量法：①探究动能的大小与速度的关系：让同一钢球从斜面的由静止释放，观察木块被推动的距离。②探究动能的大小与质量的关系：让质量不同的钢球从斜面的由静止释放，观察木块被推动的距离。
【实验结论】物体的运动速度相同时，物体的质量越大，动能；物体的质量相同时，物体的速度越大，动能。
【交流与反思】
1. 若水平面绝对光滑，木块将做运动，无法比较被推动的距离，不能达到探究目的。
2. 木块最终停下来的原因：受到摩擦力的作用(阻力改变了木块的运动状态)。
3. 能量的转化：钢球从斜面顶端运动到底端的过程中，能转化为动能；从斜面底端直至停止的过程中，动能转化为能。

【实验器材】不同
【实验方法】1. 被推动的距离；2. ①不同高度；②同一高度
【实验结论】越大；越大
【交流与反思】1. 匀速直线；3. 重力势；内

本题考查探究物体的动能跟哪些因素有关的实验，结合实验方法、控制变量法与转换法的应用、能量转化等知识点分析：
1. 实验器材：为探究动能与质量的关系，需要质量不同的钢球；
2. 转换法：动能大小无法直接测量，通过木块被推动的距离来间接反映钢球动能的大小，木块被推动越远，钢球动能越大；
3. 控制变量法：
① 探究动能与速度的关系：控制质量相同，改变速度，让同一钢球从斜面的不同高度由静止释放，使钢球到达水平面时速度不同；
② 探究动能与质量的关系：控制速度相同，改变质量，让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止释放，使钢球到达水平面时速度相同；
4. 实验结论：由实验现象可知，运动速度相同时，物体质量越大，动能越大；物体质量相同时，速度越大，动能越大；
5. 交流与反思：
① 若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，将做匀速直线运动，无法通过被推动的距离比较动能大小；
② 钢球从斜面顶端到底端时，重力势能转化为动能；从斜面底端到停止时，动能转化为内能。

例 某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作如图所示（甲、乙、丙、丁中小球质量分别为$m$、$2m$、$m$、$3m$）。

(1) 让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的。
(2) 实验中通过比较来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(3) 比较两图进行的实验，可以探究小球动能大小与速度的关系。
(4) 由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，(选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是$80km/h$。
【补充设问】
(5) 木块在水平面上滑动时，所受的摩擦力大小。
(6) 如果水平面光滑，则(选填“能”或“不能”)完成本实验。
(7) 探究“动能大小与速度的关系”时，小明拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较小球在毛巾面上开始滚动到静止的距离，也得出了“质量一定时，速度越大动能越大”的结论，你认为他的方案是否合理并给出理由：。

(1) 速度
(2) 木块被推动的距离；转换法
(3) 甲、丙
(4) 大客车
(5) 不变
(6) 不能
(7) 合理；质量相同的小球，速度越大，动能越大，在相同阻力作用下，滚动的距离越远，可通过滚动距离反映动能的大小

(1) 让小球从同一高度由静止滚下，小球的重力势能转化为动能，同一高度下落，到达水平面时的速度相同，目的是使小球到达水平面时具有相同的速度。
(2) 动能的大小无法直接测量，实验中通过比较木块被推动的距离来判断小球动能的大小，将不易观察的动能转换为容易观察的木块移动距离，这种方法是转换法。
(3) 探究动能大小与速度的关系时，需控制小球的质量相同，改变小球到达水平面时的速度，即让同一小球从不同高度由静止滚下，因此选择甲、丙两图进行实验。
(4) 大客车的质量较大，在速度相同时，动能更大，制动距离更远，所以大客车的限速更低，故限速80km/h的是大客车。
(5) 木块在水平面上滑动时，对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度均不变，根据滑动摩擦力的影响因素，可知木块所受的摩擦力大小不变。
(6) 如果水平面光滑，木块不受摩擦力，将保持匀速直线运动，无法通过木块移动的距离来判断小球动能的大小，因此不能完成本实验。
(7) 合理；质量相同的小球，速度越大，动能越大，在相同的阻力作用下，滚动的距离越远，可通过滚动距离的大小反映动能的大小。