16. 实验 考法 开放性设问「★★」小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球A和B（B的质量大于A的质量），分别从不同的高度h和H（H＞h）由静止开始滚下，观察木块C被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。

(1)该实验中物体的动能是指（选填“钢球”或“木块”）在（选填“H高度”“h高度”或“到达水平面”）位置时的动能。
(2)小明通过观察木块C被撞击后移动距离的长短，来判断动能的大小，这种研究方法是（选填“控制变量法”或“转换法”）。
(3)若在进行乙、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，只需要改进图丙中的一处并重新进行图丙的实验，下列方法可行的是（选填字母）。
A. 换用足够长的木板
B. 换用一个质量更大的木块
C. 降低钢球滚下时的高度
(4)比较两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与质量是否有关。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80 km/h。
(5)小明根据甲、丙两图得出了“物体的质量越大，动能就越大”的结论。他的说法是错误的，理由是。

16.答案 (1)钢球 到达水平面 (2)转换法 (3)A
(4)乙、丙 大客车 (5)没有控制钢球到达水平面时的速度一定
解析 (1)实验中,物体的动能是钢球到达水平面时的动能;(2)实验中通过观察木块C被撞击后移动距离的长短,来判断钢球动能的大小,这里用到的是转换法;(3)由题意可知,乙、丙实验探究在速度相同时,动能大小与质量的关系,质量越大,动能越大,木块被撞击后移动的距离越远;由控制变量法的思想可知,为了使木块不滑出木板,可以两实验同时换用一个质量更大的木块,可以单独在丙实验中更换长度较长但粗糙程度不变的木板,也可以在丙实验中换用质量较B小一些的钢球,但不能改变钢球到达水平面时的速度,即不能改变钢球滚下时的高度,故A正确;(4)为了探究物体动能大小与质量是否有关,应让不同质量的钢球从斜面上相同高度由静止滚下,控制钢球到达水平面时的速度相同,改变钢球的质量,故选乙、丙两图;因速度相同时,质量越大,动能越大,刹车时需要克服摩擦力做的功越多,越不容易刹车,故大客车的限速要相对小轿车低一些,故大客车的限速应该是80 km/h;(5)根据甲、丙两图可知,B的质量大于A的质量,甲图中A所处高度H大于丙图中B所处高度h,不符合控制变量法的操作要求,所以无法得到“物体的质量越大,动能就越大”的结论。

【分析】
本题为探究物体动能大小影响因素的实验题，需结合实验原理、控制变量法与转换法分析各问题：
1. 实验研究对象是钢球，通过钢球撞击木块的效果体现动能，因此关注钢球到达水平面时的动能；
2. 将不易直接测量的动能大小转换为木块移动的距离，属于转换法的应用；
3. 丙图木块滑出木板，需在保证钢球速度不变（符合实验变量要求）的前提下，选择可行的改进方法；
4. 探究动能与质量的关系时，要控制钢球到达水平面的速度相同，需选择滚下高度相同的两组实验；结合动能与质量的关系，质量大的车辆限速更低；
5. 分析甲、丙两图的变量，判断是否符合控制变量法的要求，进而判断结论是否正确。
【解析】
(1) 实验中，我们研究的是钢球的动能，因为通过钢球撞击木块来体现动能大小，此时钢球到达水平面时的动能是实验要研究的对象，故填“钢球”“到达水平面”；
(2) 动能的大小无法直接观察，通过木块被撞击后移动的距离来反映，这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法是转换法；
(3) 乙、丙实验探究速度相同时动能与质量的关系，需保证钢球到达水平面的速度相同，不能改变滚下高度。丙图木块滑出木板，换用足够长的木板可让木块不滑出，A选项可行；换用更大的木块会改变摩擦力，不符合实验要求；降低钢球滚下高度会改变速度，不符合控制变量法，故选A；
(4) 探究动能与质量的关系，需控制钢球到达水平面的速度相同（从同一高度滚下），乙和丙中钢球滚下高度均为h，速度相同、质量不同，故选乙、丙；速度相同时，质量越大动能越大，刹车时越难停下，因此质量大的大客车限速更低，为80 km/h；
(5) 甲、丙两图中，钢球A的滚下高度H大于钢球B的滚下高度h，未控制钢球到达水平面时的速度相同，不符合控制变量法的要求，因此无法得出“物体的质量越大，动能就越大”的结论。
【答案】
(1) 钢球；到达水平面
(2) 转换法
(3) A
(4) 乙、丙；大客车
(5) 没有控制钢球到达水平面时的速度一定
【知识点】
动能的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题是初中物理探究动能影响因素的经典实验题，重点考查控制变量法和转换法的应用，需明确实验中变量的控制逻辑，理解动能与质量、速度的关系，是需重点掌握的实验题型。
【难度系数】
0.6