Question

12．小明為研究動能大小與哪些因素有關(guān)設(shè)計了如圖實驗，讓小球靜止從斜面上滾下后與固定在右端的彈簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，請結(jié)合實驗回答下列問題：
（1）研究“動能大小與質(zhì)量關(guān)系”的可操作性定義是：讓質(zhì)量不同的小球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下，比較彈簧被壓縮的程度來比較小球的動能大�。�
（2）實驗中讓同一小球從斜面上不同高度滾下，當高度越大（選填“越大”或“越小”）時，觀察到彈簧被壓縮得越短，說明小球動能大小與速度有關(guān)．
（3）進一步實驗中，小明還發(fā)現(xiàn)小球壓縮彈簧后被彈簧彈回到斜面上的高度與斜面粗糙程度有關(guān)，在此結(jié)論基礎(chǔ)上進行推理，接觸面越光滑小球被彈回得越高，如果接觸面光滑到?jīng)]有摩擦，那么小球?qū)�D．
A．沿著斜面勻速直線運動   B．不能上升到初始高度，最終靜止在平面上
C．上升到初始高度后靜止   D．能上升到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動．

Answer 1

分析 （1）（2）物體動能的大小質(zhì)量和速度兩個因素有關(guān)；小球動能的多少是通過它對彈簧做功的多少來認識的，對彈簧做功的多少又是通過彈簧被壓縮距離來體現(xiàn)的；研究動能大小的決定因素時，用到控制變量法進行研究；
（3）物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中，如果不受阻力，機械能的總量保持不變，如果有阻力作用，則機械能減小，內(nèi)能增加．

解答 解：
（1）要研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，由控制變量法的應(yīng)用可知：就要控制速度不變，讓質(zhì)量變化；速度是通過起始點的高度來控制的，所以要控制兩球從同一高度滾下；小球壓縮彈簧，對彈簧做功，做功的多少反映了小球動能的多少，彈簧被壓縮的程度越大，說明小球的動能越大．所以，可以通過彈簧被壓縮的程度來反映小球動能的多少；
（2）實驗中讓同一小球從斜面上不同高度滾下，當高度越大時，小球達到水平面上的速度越大，彈簧被壓縮得越短，說明小球動能大小與速度有關(guān)；
（3）接觸面越光滑小球被彈回的越高，由此推理，如果接觸面光滑到?jīng)]有摩擦，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能保持不變，那么小球?qū)⒛苌仙�到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動，故D正確．
故答案為：（1）彈簧被壓縮的程度來比較小球的動能大�。唬�2）越大；（3）D．

點評 本題主要是對學生科學探究能力的考查，有機滲透對科學態(tài)度、以及科學方法的體驗與應(yīng)用，在研究多變量的關(guān)系時，一定要運用控制變量法，本題是一道難題．