探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)

探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)是初中物理的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)同學(xué)們的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)。本文將幫助同學(xué)們梳理實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)內(nèi)容。

[實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

1. 實(shí)驗(yàn)器材：斜槽、木板、長方體木塊、質(zhì)量不同的小球。

2. 實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法。

3. 實(shí)驗(yàn)主要步驟：（1）讓同一小球在斜槽的不同高度滾下，觀察木塊在木板上移動的距離；（2）讓不同小球在斜槽的同一高度滾下，觀察木塊在木板上移動的距離。

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）同一小球在斜槽越高的地方滾下，木塊被推得越遠(yuǎn)；（2）同一高度滾下的小球，質(zhì)量越大，木塊被推得越遠(yuǎn)。

5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）動能與物體的質(zhì)量、物體的運(yùn)動速度有關(guān)；（2）質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動速度越大，它的動能越大；（3）運(yùn)動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能越大。

[能力提升]

例 在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，如圖1所示，小明同學(xué)設(shè)計了甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)。讓鐵球從同一斜槽上某處由靜止開始向下運(yùn)動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，鐵球與紙盒在水平面上共同移動一段距離后靜止。

[甲" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 丙] [s1][h][m] [h] [s2] [s3] [m]

圖1

（1）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保證鐵球達(dá)到水平面的 相同，為了達(dá)到這一目的所采取的具體操作方法是使小球 。

（2）選用甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是： 。

（3）三次實(shí)驗(yàn)中，碰撞前動能最小的是圖 （選填“甲”“乙”或“丙”）中的小球，原因是 " " " " " " " " " " " " " 。

（4）小明同學(xué)聯(lián)想到“探究阻力對物體運(yùn)動的影響”時，用到了斜面，讓小車從斜面頂端由靜止滑下，比較在不同表面滑行的距離（如下表）。

[表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 較大 最小 小車運(yùn)動距離 最近 較遠(yuǎn) 最遠(yuǎn) ]

①由此可知，小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動的路程 ；我們可以通過小車所受阻力減小時其運(yùn)動路程變化的趨勢，推理出阻力減小到零時，運(yùn)動的小車將做 運(yùn)動。

②由此可見，力不是使物體運(yùn)動的原因，而是改變物體 的原因。

③牛頓第一定律是建立在 （填序號）。

A.日常生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 B.科學(xué)家猜想的基礎(chǔ)上

C.直接實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上 D.實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理相結(jié)合的基礎(chǔ)上

答案：（1）速度 從斜面的同一高度由靜止?jié)L下 （2）物體質(zhì)量相同時，物體的速度越大，它的動能就越大 （3）丙 丙圖中紙盒被推動的距離最小 （4）①越遠(yuǎn)" "勻速直線 ②運(yùn)動狀態(tài) ③D

[綜合實(shí)踐]

例 某市為了發(fā)展旅游業(yè)，大力推廣冰雪項目。為了讓同學(xué)們也能體會冰雪項目的樂趣，某校舉辦了“冰雪運(yùn)動進(jìn)校園”的主題活動。

（一）小小同學(xué)是本次活動的冰球運(yùn)動員，在擊打冰球的時候，發(fā)現(xiàn)冰球滑出一段距離后會停止在冰面上，于是，他思考：冰球是受到了阻力才停止運(yùn)動的嗎？如果水平冰面足夠光滑，冰球會一直運(yùn)動下去嗎？為了驗(yàn)證他的猜想，他用小車代替冰球，設(shè)計了甲、乙、丙三個裝置。

lt;E：＼2024-9月數(shù)據(jù)＼初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·提升版202406＼PB＼CZ24-12-14.psdgt;lt;E：＼2024-9月數(shù)據(jù)＼初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·提升版202406＼PB＼CZ24-12-15.psdgt;lt;E：＼2024-9月數(shù)據(jù)＼初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·提升版202406＼PB＼CZ24-12-16.psdgt;

毛巾表面" " " " " " " " " " " " " " " " 棉布表面" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "木板表面

甲" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "丙

圖2

（1）為了使小車滑到水平面時的初速度相同，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)讓小車從同一斜面的" " " " " 由靜止滑下。小小在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小車在毛巾表面滑行的距離最近，在木板表面滑行的距離最遠(yuǎn)，說明小車受到的阻力越小，它的速度減小得越 （填“快”或“慢”）。假設(shè)在毛巾、木板、棉布表面小車克服阻力做功分別為W1、W2、W3，比較并寫出它們的大小關(guān)系： 。

（2）實(shí)驗(yàn)后小小評估實(shí)驗(yàn)過程：小車到達(dá)水平面后豎直方向受到重力和支持力這一對平衡力的作用，它們 （填“改變”或“不改變”）小車的運(yùn)動狀態(tài)，而小車運(yùn)動狀態(tài)的改變只與水平方向上的 有關(guān)。小小進(jìn)一步推測：如果水平面絕對光滑，小車在運(yùn)動時不受阻力，則小車將在水平面上 。

（二）冰雪項目大大豐富了學(xué)生的課余生活，意猶未盡的小小在周末又去滑雪場玩耍了。如圖3，他看到人們坐著充氣滑雪墊從高處滑下時，滑雪者能滑出很長一段距離，非常驚險刺激。他正想加入其中時，突然看到一個小男孩掙脫了家長的手，跑到滑道上，被高處下滑的人撞飛。這個場景讓在場的小小瑟瑟發(fā)抖。小小聯(lián)想到自己騎車的場景，如果下坡時，加速沖下，可能會造成無法想象的后果。于是小小猜想：為什么撞擊后會造成如此大的傷害呢？是因?yàn)楦咛幭禄娜司哂泻艽蟮膭幽?？那動能的大小可能與什么因素有關(guān)呢？于是小小設(shè)計了如圖4的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)探究。他用質(zhì)量為m和M（M gt; m）的兩個鋼球，分別從不同的高度h和H（H gt; h）由靜止開始滾下，觀察木塊被撞擊后移動的距離，實(shí)驗(yàn)過程如甲、乙、丙三圖所示。

[甲" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "丙] [s1][H][m] [m][h] [s3][s2] [h] [M]

圖4

（1）小小通過觀察 來判斷小球動能的大小，這種研究方法是 （填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”）。若水平面絕對光滑，本實(shí)驗(yàn)將 （填“能”或“不能”）達(dá)到探究目的。

（2）由甲、乙兩圖可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 。

（3）由乙、丙兩圖可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：" " " " " " " " " " " " " " " " 。

（4）從斜面上滑下后，鋼球的機(jī)械能 （填“增大”“減小”或“不變”）。

（5）如果考慮質(zhì)量不同的鋼球撞擊木塊時的鋼球重心位置不同而帶來的影響，你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)?zāi)睦镄枰倪M(jìn)，提出你的建議" " " " " " " " " " " " " " " "。

（6）如圖5為某段道路的標(biāo)志牌，請結(jié)合所學(xué)知識解釋以下問題。

①對機(jī)動車限定最高行駛速度： " " " " " " " " " " " " " " " " 。

②對不同車型限定不一樣的最高行駛速度： " " " " " " " " " " " 。

答案：（一）（1）同一高度 慢 W1 = W2 = W3 （2）不改變 阻力 勻速直線運(yùn)動" "（二）（1）木塊移動距離的長短 轉(zhuǎn)換法 不能 （2）質(zhì)量一定時，物體速度越大，動能越大 （3）速度一定時，物體質(zhì)量越大，動能越大 （4）減小 （5）探究動能與質(zhì)量關(guān)系時，可以用體積相同質(zhì)量不同的實(shí)心鋼球和空心鋼球進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （6）①質(zhì)量一定時，速度越大，動能越大" "②速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大

（作者單位：沈陽市南昌初級中學(xué)）