探究动能的大小与哪些因素有关

实验目标

探究物体动能的大小与哪些因素有关。

实验仪器

斜面、平面、质量不同的钢球各一个、小木块。

过程与方法

实验方案

钢球的动能大小无法直接比较,故采用转换法的思想,通过观察滚动的钢球将水平面上的木块推动的距离来判断钢球的动能大小。动能的大小可能跟多个因素有关,在实验过程中采用了控制变量的方法来探究。

实验过程

1.如图22-1(a)所示,把同一钢球从斜面上的不同位置自由释放,观察钢球将水平面上的木块推动的距离,并比较距离的远近。

2.如图22-1(b)所示,选用两个质量不同的钢球,分别从斜面上的同一位置自由释放,观察钢球将水平面上的木块推动的距离,并比较距离的远近。

图22-1

分析与结论

物体的动能大小跟它的_______和_______都有关。物体的质量越_______,速度越

_______,物体的动能越_______。

反思与评价

1.小球在光滑斜面上从静止开始下滑,到达斜面底端时的速度只与起点的高度有关,起点越高,到达底端时的速度就越大。

2.在该实验中小球要由静止开始释放。

延伸与拓展

物体的动能大小取决于物体的质量和速度这两个因素,但这两个因素对动能大小的影响作用是不同的。

自我测验

1.装满水的洒水车,在一段平直公路上匀速前进。它在向公路两旁的花木喷水的过程中,洒水车的总动能将_______,机械能将_______。(匀选填“变大”“变小”或“不变”)

2.湍急的河水冲走了石头,关于河水具有的动能,下列说法正确的是( )。

A.水对石头的冲力就是水的动能B.动能的大小由石头的质量和速度决定

C.水对石头做的功就是水的动能D.动能的大小跟河水的质量和速度有关

3.“跳远”是一项常见的体育运动。跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳,这样做是为了( )。

A.增大了跳远运动员的惯性B.减小了跳远运动员的惯性

C.增大了跳远运动员的动能D.减小了跳远运动员的动能

4.初三(1)班宣传栏中记述着:“某高楼大厦发生高空抛物不文明行为,一位老太太被抛下的西瓜皮砸伤……”,在忽略空气阻力的情况下,被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的物理量是( )。

A.重力势能B.动能C.质量D.密度

5.利用如图22-2所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。

将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,将和静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一段距离后停止。图222中的摆长l都相同,θ1<θ2,球A、B的质量分别为mA、mB(mA<mB)。

图22-2

(1)如图22-2(a)(b)所示,同时释放A、B,观察到它们并排摆动且始终相对静止,并同时到达竖直位置,这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的无关。

(2)如图22-2(a)(b)所示,观察到B球能将木块C撞得更远,由此可得出结论:_______

______________________________________________________________________。

(3)图22-2(b)中小球B到达竖直位置时的速度_______(选填“大于”“小于”或“等于”)图22-2(c)中小球B到达竖直位置时的速度。如图22-2(b)(c)所示,图22-2 (c)中木块C滑行得更远些,由此可得出结论:____________________________________________。6.下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。

分析数据可以看出,对物体动能大小影响较大的因素是:________________________;你判断的依据是:______________________________________________________。

7.如图22-3(a)所示是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,碰到同一木块上。图22-3(b)是研究“牛顿第一定律”的实验装置,实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下,在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题:

图22-3

(1)设计如图22-3(a)所示实验的目的是研究钢球动能的大小与______的关系;设计如图22-3(b)所示实验的目的是研究运动的小车与所受______的关系。

(2)如图22-3(a)所示实验是钢球通过推动________________________的大小,说明钢球对木块做功的多少,从而判断钢球动能的大小,如果钢球推动木块移动的距离越大,则说明钢球对木块______越多,从而判断钢球的动能越______。若水平面绝对光滑,本实验将(选填“能”或“不能”)完成。如图22-3(b)所示实验是通过小车在粗糙程度不同的平面上运动的远近,推理得出:在理想情况下,运动的物体如果______,将永远做匀速直线运动。

(3)我们知道物体的质量和它的速度都能影响物体的动能,请在下面的横线上写出怎样研究物体的动能与质量的关系?____________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。

答案与点拨

分析与结论

质量 速度 大(小) 大(小) 大(小)

自我测验

1.变小 变小 2.D 3.C 4.B 5.(1)质量 (2)速度相同时,物体的质量越大,它的动能越大(3)小于 质量相同时,物体的速度越大,它的动能越大 6.物体的速度 人的质量是牛的1/12倍,人的速度是牛的12倍,而人的动能为牛的12倍 7.(1)速度 阻力 (2)木块移动的距离 做功 大不能 不受阻力 (3)如图22-3(a)所示,选用质量不同的钢球从斜面的同一高度自由滚下,观察小球推动木块的距离大小,如果木块被推动越远,则说明小球的动能越大