实验19 探究动能大小的影响因素
实验：探究动能大小的影响因素
【实验目的】研究动能的大小跟哪些因素有关
【实验设计】用如图所示的装置探究钢球的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的钢球来改变质量，让同一钢球从不同高度处滚下来改变速度。钢球动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。
【实验器材】斜面、滑道、滑块、质量不同的小球，刻度尺等。
【进行实验与收集证据】
（1）让同一钢球从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近。
实验次数 钢球质量 钢球高度 钢球推动木块的距离
1 m h 近
2 m 2h 远
（2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近。
实验次数 钢球质量 钢球高度 钢球推动木块的距离
1 m 2h 近
2 2m 2h 远
【分析论证】
（1）同一钢球从不同高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关
（2）不同钢球从同一高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关。
【实验结论】
动能与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。
《探究动能大小的影响因素》常考问题：
（1）研究方法：
①转换法的应用：通过木块被推动距离的多少来反映钢球动能的大小。
②控制变量法的应用：
a.使同一小车从斜面的不同高度由静止滚下，如图甲、乙所示，目的是保持质量相同，探究动能大小与速度的关系。
b.使质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，如图甲、乙所示，目的是保持速度相同，探究动能大小与质量的关系。
甲 乙
（2）研究对象：钢球（小车）。
（3）实验结论：动能大小与速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；动能大小与质量有关，速度一定时，质量越大，动能越大。
（4）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。
（5）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球到达斜面底端时具有相同的初速度。
（6）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球到达斜面底端时的初速度。
（7）实验推理：当水平面绝对光滑时，木块将一直做匀速直线运动（力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因）。
（8）钢球在水平面上不能立即停下的原因：钢球具有惯性。
（9）木块最终停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改变物体运动状态的原因）。
（10）实验中能量的转化：
①小球从斜面上静止下落，下滑过程中重力势能转化为动能和内能；木块在水平面上运动时动能转化为内能。
②钢球在运动过程中接卸能不守恒，机械能减少量最终转化为内能。
（11）实验改进：①木块被撞后滑出木板的解决办法：换更长的木板。②木块质量较大，确保实验现象较明显的方法：增大钢球滚下的高度。
（12）实验相关拓展
①每次实验都要把木块放在同一位置；
②小车的动能，是指小车撞击木块前的瞬间的动能，所以在探究动能与质量关系时，如果木块不是放在同一位置，小车运动到木块前速度可能不相等；
③探究动能与质量的关系时，木块质量较大，实验现象不明显，为确保实验仍有较明显的现象，可采取的措施是（不改变木块的质量）：增大钢球下落的高度（或换用质量更大的钢球）。
④探究动能与质量的关系时，木块被撞出了水平木板，在不改变木板长度的情况下，可采取的措施是：减小小车下落的高度（或换用质量更小的小车）。
⑤如果水平面光滑，将无法完成实验，因木块被撞击后将做匀速直线运动。
⑥小车下滑的过程中，小车的重力势能主要转化为动能（和少量内能）。水平面上移动最后静止下来，是动能（或机械能）转化为内能。
（13）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大。）
【典例1】
如图所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击水平面上同一位置上的同一木块，木块移动一段距离后停止。
(1)实验中，探究的动能是指___________（填字母）。
A．小球在斜面上的动能 B．小球撞击木块时的动能 C．木块被小球撞击后的动能
(2)实验中，物体的动能大小通过观察 来判断。
(3)通过甲、丙两图的实验，可以探究动能大小与 的关系，得出的结论是 。
(4)甲、乙两次实验中，让小球从斜面上的不同高度静止滚下，目的是 。
(5)实验后，同学们联想到在许多交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，于是利用上述器材进行了实验探究，得到的数据如下表。分析数据可知 （选填“超速”或“超载”）对汽车动能的影响更大，发生交通事故时，造成的伤害更严重。大家在进行交流时，发现表格设计存在问题，请你指出该问题是： 。
实验序号 小球的质量 小球自由滚下的高度 木块被撞击后运动的距离
1 30 10 10
2 30 20 40
3 60 10 20
【典例2】
小明在探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中，提出了2个猜想。猜想1：物体动能的大小与物体的质量有关；猜想2：物体动能的大小与物体的速度有关。
为了验证猜想，小明设计了如图所示的实验。光滑斜轨道与水平直轨道平滑连接，将体积相同、质量为m和2m的两个小球分别从斜轨道上高度为2h、h处由静止释放。3次实验中，小球进入水平直轨道推动纸盒一起在水平面上运动了一段距离后停下，分别测出小球与纸盒一起运动的最大距离，由此判断出小球撞击纸盒时的动能大小。
(1)该实验中，“物体的动能”中“物体”指的是 （选填“小球”或“纸盒”）；
(2)图甲、乙所示的2次实验中，小球都从相同高度处由静止释放，是为了使2次实验中小球运动到斜轨道底端时的 相同；
(3)对比图 和图丙所示的2次实验，可以验证小明的猜想 （选填“1”或“2”）是正确的。
【训练1】
如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平向右运动直至停止。
(1)实验中是通过观察 来判断钢球的动能大小．用到的实验方法是 。
(2)让不同钢球从斜面的同一高度由静止滚下，目的是使 相同，从而探究钢球的动能大小与 的关系。
(3)换用质量相同的钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与 的关系。
(4)木块最终会停下来的主要原因是 。
(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦力为0，木块将 。
【训练2】
如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始自由滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。
实验次数 1 2 3 4 5
小球质量m/g 10 20 30 10 10
小球释放的高度h/cm 5 5 5 10 15
木块移动距离s/cm 10 18 29 38 86
(1)小球从斜面滚下的过程中，它的 能转化为 能，小球动能的大小通过 （选填“高度h”或“距离s”）的大小来判断的。
(2)实验中把质量不同的小钢球放在斜面同一高度处由静止开始释放，是为了控制 相同。
(3)该小组同学记录的部分实验数据如表所示：
①分析 三次实验数据，可以得出的探究结论是：物体的质量一定时，速度越大，动能越大。
②分析第1、2、3三次实验数据，可以得出的探究结论是：当物体的 一定时，质量越大，动能越大。
③请根据表中数据分析：汽车超载10%与超速10%相比，潜在危害较大的是 （选填“超载”或“超速”）。
【训练3】
如图所示，在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，小球由斜面某位置滚下，撞击水平面上的小木块。
(1)实验中通过观察 ，来判断小球动能的大小；
(2)让质量不同的小球A和B（mA(3)为了探究动能大小与速度的关系，应选择 两个图进行比较，得出的结论是 。
【训练4】
小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜面上一定高度的位置滚下，钢球在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来反映动能的大小。
(1)实验中探究的动能是指_______（填字母）；
A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能
(2)图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量关系为，高度关系为，距离关系为。他 （选填“能”或“不能”）推断出物体动能与质量的关系；
(3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 的关系。
【训练5】
兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
(1)【猜想假设】由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 有关；
(2)【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用铁球模拟汽车，让铁球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。该实验是通过观察 的大小，来说明铁球对木块做功的多少，这种探究问题的方法是 （填“控制变量法”或“转换法”或“归纳法”）；
(3)【分析论证】分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是： ；
(4)【实践应用】用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因；
(5)【改进实验】研究动能大小与质量的关系，有同学将实验装置改成如图丁所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放（不考虑铁球运动过程中所受的阻力），撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，发现两次实验木块移动的距离相等，其原因是 。
【训练6】
小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），使它们分别从不同的高度h和（）由静止开始运动，观察纸盒被撞击后移动的距离，实验过程如下图所示；
(1)小明通过观察纸盒移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里他利用的研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的；
(2)由甲、乙两图，可得到的实验结论是： ；
(3)小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关；他的做法是 （选填“正确”或“错误”）的。
【训练7】
小明为了探究物体动能大小与哪些因素有关，设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。
(1)小球动能的大小是通过被撞击木块移动的距离来间接反映的，这种物理方法是 。
(2)若探究物体动能大小与质量的关系，每次实验时，都要将小球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是使小球到达水平面的初速度相同，摆放在水平面上的木块 （选填“需要”或“不需要”）摆放在同一位置。
(3)根据图乙进行实验，可以得出的结论是 。
(4)如果图甲中质量为2m的小球撞击木块后导致木块从水平面末端滑落， （选填“能”或“不能”）得出（3）中的结论。
【训练8】
汽车的“超载”“超速”是造成许多交通事故的重要因素，这与它们的动能大小有关，为了比较两者对事故影响的大小，实验小组的同学们设计了如图所示的装置，探究物体动能与物体的质量、物体的速度的关系。
【证据】
(1)本实验的研究对象是 （选填“小球”或“木块”）；实验中物体的速度是指 （选填“即将碰撞木块时”或“碰撞木块后”）的速度；
(2)实验中，将小球在斜面上由 开始释放，这是为了方便控制小球 ；
(3)利用甲、乙装置正确实验后，通过测量得到如下数据。
实验序号 小球的质量m/g 小球的高度h/cm 木块被撞后运动的距离s/m
1 30 10 4
2 30 20 16
3 60 10 8
【解释】表格中能代表物体动能大小的是 （选填“小球的质量”“小球的高度”或“木块被撞后运动的距离”），分析实验数据可知， （选填“质量”或“速度”）对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重；
【交流】某次实验中木块被撞后滑出木板掉落，为了使木块不滑出木板，测出具体的实验数据，在不改变木板长度的情况下，可采取的改进措施是 。
【训练9】
为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。
实验序号 小球的质量m/g 小球滑到斜面底端时速度 木块被撞后运动的距离s/m
1 30 2 0.4
2 30 4 1.6
3 60 2 0.8
(1)该实验是通过木块移动的距离来判断 （小球/木块）的动能大小；
(2)图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得到的结论是： ；
(3)图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B由静止自由释放，然后与放在水平面上的同一木块相碰到静止后的情景。据此你能得出结论是： ；
(4)实验后，同学们联想到在公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是进行了实验测定，得到的数据如上表。
（a）为了探究“超载”隐患时，应选择 序号的实验进行比较；
（b）分析表格中对应的数据可知： 对物体的动能影响更大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。
【训练10】
小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始放下，观察纸盒被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。
(1)小明通过观察 ，来判断小球动能的大小；
(2)由乙、丙两图，可得到的实验结论是：当速度一定时， ；
(3)小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能太小与速度有关，他的看法是否正确？ ；理由是： ；
(4)善于动脑的小明又设计了如图丁的方案：让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做 （填“能”或“不能”）验证动能与质量的关系。
1．（2024·吉林长春）在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中。实验器材如下：带有合页的长木板、带圆形凹槽的木块、小球、弹簧测力计。
（1）如图甲所示，将木块放在水平放置的长木板上，用弹簧测力计沿 方向拉动木块做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数，则滑动摩擦力为 ；
（2）将小球放在木块的凹槽内，重复（1）的操作，弹簧测力计的示数比（1）中的大。说明当接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与 有关；
（3）请在图甲中画出木块所受摩擦力的示意图 ；
（4）利用上述实验器材还可以探究物体的动能跟运动速度的关系，如图乙所示。
①进行实验时，为改变小球在水平面上开始运动的速度，应使小球从同一斜面上的 高度由静止滚下；
②小球在同一斜面上的位置越高，滚下时木块被撞得越远，实验表明，质量相同的小球，运动的速度越大，动能 ；
③请根据上述结论，对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议： 。
2．（2024·贵州）小明观察到如图甲所示的组合式滑梯，各个滑梯的高度都有所不同，小朋友从不同的滑梯滑至底端时的快慢也有所不同，速度快的甚至会冲出滑梯摔在地上。这一现象引起了小明的思考：人沿滑梯滑至底端时速度的大小与什么因素有关呢？
他猜想：与人开始下滑的起点高度有关。
小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验，如图乙所示。纸板一端置于垫块上，另一端置于水平桌面上模拟滑梯，用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人，通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小，距离越长表明速度越大。
请你回答下列问题：
（1）若释放后木块保持静止，是因为木块受到沿纸板向 的摩擦力，若要让木块下滑，写出一种操作方法： ；
（2）解决上述问题后继续探究。如图丙①所示，从纸板顶端释放木块，木块运动至桌面上的M点；如图丙②所示，从纸板中部释放木块，木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离，可以得出结论：木块沿纸板下滑的起点越高， ；
（3）根据上述探究，小明认为，要保证人不因速度过大冲出滑梯，设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段 方向放置的滑梯，结合上述实验现象和所学物理知识说明这样设计的必要性；( )
（4）结合你坐滑梯的经历，谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢？（写出两个因素即可）( )
3．（2023·山东淄博）利用下图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。
（1）实验运用了控制变量法：让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，探究动能与质量的关系；让同一个小车从斜面的 高度滑下，探究动能与速度的关系。实验中动能的大小无法测量，我们通过 来判断小车动能的大小；
（2）小车从斜面上滑下，它的 转化为动能，碰上物体B后，小车的部分 转移给了物体B，这个能量的转化转移过程机械能总量 ；
（3）小车在水平面上推动物体B前进时受到4个力：①重力、②摩擦力、③物体B对小车的压力、④水平面对小车的支持力，其中 是一对平衡力， 方向相同（两空均填序号）。拿走物体B，如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，小车将 ；
（4）下表是一些物体的动能大小，分析表中数据，请你提出一个可以探究的物理问题： 。
物体 动能/J 物体 动能/J
步行的人 约30 百米跑中的运动员 约
行走的牛 约160 刚射出的步枪子弹 约
中速行驶的小汽车 约 高速行驶的小汽车 约
4．（2023·山东潍坊）为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。
（1）实验中探究的“物体的动能”是指 （选填字母）。
A．钢球在斜面上的动能
B．钢球撞击木块时的动能
C． 木块被撞击后的动能
（2）若水平面是光滑的， （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施： 。
5．（2023·甘肃兰州）近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（<）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。
（1）分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大；
（2）比较甲、乙两图可知，在 一定时，小钢球的 越大，动能越大。
（3）比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害；
（4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项 。
6．（2023·广西）在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示：
（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为 ；
（2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越 ，钢球的动能就越 ；
（3）在水平面上，被撞出的木块由于受到 力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做匀速直线运动。
7．（2023·湖南郴州）小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是 的。（选填“相同”或“不同”）。
（1）实验1将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一段距离。
（2）实验2将小球从斜面中间自由滚下（图甲乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离 （选填“短”、“长”或“相等”）由上述实验现象，我们可以得出结论；同一物体， ，动能越大。
（3）实验3将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O点自由滚下（图丙），依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，则 （选填“>”、“=”或“<”）。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将 。
A．沿a轨迹运动 B．沿b轨迹运动
C．沿c轨迹运动 D．保持静止
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实验：探究动能大小的影响因素
【实验目的】研究动能的大小跟哪些因素有关
【实验设计】用如图所示的装置探究钢球的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的钢球来改变质量，让同一钢球从不同高度处滚下来改变速度。钢球动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。
【实验器材】斜面、滑道、滑块、质量不同的小球，刻度尺等。
【进行实验与收集证据】
（1）让同一钢球从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近。
实验次数 钢球质量 钢球高度 钢球推动木块的距离
1 m h 近
2 m 2h 远
（2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近。
实验次数 钢球质量 钢球高度 钢球推动木块的距离
1 m 2h 近
2 2m 2h 远
【分析论证】
（1）同一钢球从不同高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关
（2）不同钢球从同一高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关。
【实验结论】
动能与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。
《探究动能大小的影响因素》常考问题：
（1）研究方法：
①转换法的应用：通过木块被推动距离的多少来反映钢球动能的大小。
②控制变量法的应用：
a.使同一小车从斜面的不同高度由静止滚下，如图甲、乙所示，目的是保持质量相同，探究动能大小与速度的关系。
b.使质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，如图甲、乙所示，目的是保持速度相同，探究动能大小与质量的关系。
甲 乙
（2）研究对象：钢球（小车）。
（3）实验结论：动能大小与速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；动能大小与质量有关，速度一定时，质量越大，动能越大。
（4）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。
（5）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球到达斜面底端时具有相同的初速度。
（6）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球到达斜面底端时的初速度。
（7）实验推理：当水平面绝对光滑时，木块将一直做匀速直线运动（力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因）。
（8）钢球在水平面上不能立即停下的原因：钢球具有惯性。
（9）木块最终停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改变物体运动状态的原因）。
（10）实验中能量的转化：
①小球从斜面上静止下落，下滑过程中重力势能转化为动能和内能；木块在水平面上运动时动能转化为内能。
②钢球在运动过程中接卸能不守恒，机械能减少量最终转化为内能。
（11）实验改进：①木块被撞后滑出木板的解决办法：换更长的木板。②木块质量较大，确保实验现象较明显的方法：增大钢球滚下的高度。
（12）实验相关拓展
①每次实验都要把木块放在同一位置；
②小车的动能，是指小车撞击木块前的瞬间的动能，所以在探究动能与质量关系时，如果木块不是放在同一位置，小车运动到木块前速度可能不相等；
③探究动能与质量的关系时，木块质量较大，实验现象不明显，为确保实验仍有较明显的现象，可采取的措施是（不改变木块的质量）：增大钢球下落的高度（或换用质量更大的钢球）。
④探究动能与质量的关系时，木块被撞出了水平木板，在不改变木板长度的情况下，可采取的措施是：减小小车下落的高度（或换用质量更小的小车）。
⑤如果水平面光滑，将无法完成实验，因木块被撞击后将做匀速直线运动。
⑥小车下滑的过程中，小车的重力势能主要转化为动能（和少量内能）。水平面上移动最后静止下来，是动能（或机械能）转化为内能。
（13）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大。）
【典例1】
如图所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击水平面上同一位置上的同一木块，木块移动一段距离后停止。
(1)实验中，探究的动能是指___________（填字母）。
A．小球在斜面上的动能 B．小球撞击木块时的动能 C．木块被小球撞击后的动能
(2)实验中，物体的动能大小通过观察 来判断。
(3)通过甲、丙两图的实验，可以探究动能大小与 的关系，得出的结论是 。
(4)甲、乙两次实验中，让小球从斜面上的不同高度静止滚下，目的是 。
(5)实验后，同学们联想到在许多交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，于是利用上述器材进行了实验探究，得到的数据如下表。分析数据可知 （选填“超速”或“超载”）对汽车动能的影响更大，发生交通事故时，造成的伤害更严重。大家在进行交流时，发现表格设计存在问题，请你指出该问题是： 。
实验序号 小球的质量 小球自由滚下的高度 木块被撞击后运动的距离
1 30 10 10
2 30 20 40
3 60 10 20
【答案】(1)B
(2)小球撞击木块后，木块移动的距离
(3)质量 物体速度相同时，质量越大，动能越大
(4)使小球到达水平面时的速度不同
(5)超速 表格中物理量的数据缺单位
【解析】（1）据题意可知，实验中通过小球撞击木块时对木块做功的多少来探究小球的动能大小，即小球撞击木块时的动能的大小，故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（2）实验中，小球动能的大小是通过小球撞击木块后，木块移动的距离来反映的，木块移动的距离越远，说明小球的动能越大。
（3）[1][2]比较甲和丙两组实验可知，小球滚下的高度相同，到达水平面时的速度相同，小球的质量不同，质量越大，推动木块移动的距离越远，动能越大，可以探究动能大小与质量的关系，故结论为：物体速度相同时，质量越大，动能越大。
（4）分析甲、乙两图可知，小球的质量相同，在斜面上滚下的高度不同，高度越高，到达水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，动能越大，可以探究动能大小与速度的关系；甲、乙两次实验中，让小球从斜面上的不同高度静止滚下，目的是使小球达到水平面时的速度不同。
（5）[1]研究超载隐患时，应控制小球下滑的高度相同而质量不同，由表中实验数据可知，应选择1、3所示实验进行比较，小球的速度相同，质量为原来的2倍时，木块移动的距离为原来的二倍；为了探究“超速”安全隐患，应选择1、2两个序号的实验进行比较，小球的质量相同，小球滚下的高度变为原来的二倍时，即速度为原来的二倍时，木块移动的距离为原来的4倍；由表中实验数据对比可知，在同等条件下，速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。
[2]在对物理量的数据进行记录时，数据后面应有对应的单位，表格设计存在的问题是：数据缺物理量的单位。
【典例2】
小明在探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中，提出了2个猜想。猜想1：物体动能的大小与物体的质量有关；猜想2：物体动能的大小与物体的速度有关。
为了验证猜想，小明设计了如图所示的实验。光滑斜轨道与水平直轨道平滑连接，将体积相同、质量为m和2m的两个小球分别从斜轨道上高度为2h、h处由静止释放。3次实验中，小球进入水平直轨道推动纸盒一起在水平面上运动了一段距离后停下，分别测出小球与纸盒一起运动的最大距离，由此判断出小球撞击纸盒时的动能大小。
(1)该实验中，“物体的动能”中“物体”指的是 （选填“小球”或“纸盒”）；
(2)图甲、乙所示的2次实验中，小球都从相同高度处由静止释放，是为了使2次实验中小球运动到斜轨道底端时的 相同；
(3)对比图 和图丙所示的2次实验，可以验证小明的猜想 （选填“1”或“2”）是正确的。
【答案】(1)小球
(2)速度大小
(3)甲 2
【解析】（1）实验中运用转换法，通过观察木块被小球撞击距离的远近来表的小球具有动能的大小，因此“物体的动能”中“物体”指的是小球。
（2）小球都从相同高度处由静止释放，小球到达斜面底端的速度相同，因此是为了使2次实验中小球运动到斜轨道底端时的速度大小相同。
（3）[1][2]要探究物体动能的大小与物体速度的关系，需要控制小球的质量相同，小球在斜面下滑的高度不同，因此选用甲、丙所示的2次实验，实验中，当质量相同时，小球的速度越大，木块被撞击的距离越远，说明小球动能的大小与速度有关，小明的猜想2是正确的。
【训练1】
如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平向右运动直至停止。
(1)实验中是通过观察 来判断钢球的动能大小．用到的实验方法是 。
(2)让不同钢球从斜面的同一高度由静止滚下，目的是使 相同，从而探究钢球的动能大小与 的关系。
(3)换用质量相同的钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与 的关系。
(4)木块最终会停下来的主要原因是 。
(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦力为0，木块将 。
【答案】(1)木块被推动的距离 转换法
(2)速度 质量
(3)速度
(4)受到摩擦力作用
(5)做匀速直线运动
【解析】（1）[1]实验中，通过观察木块被钢球推动的距离来判断钢球的动能大小，木块被堆动得越远，表明小球进入水平面时的动能越大。
[2]这里用到的实验方法是转换法，即通过观察一个容易测量的物理量（木块移动的距离）来推断一个不容易直接测量的物理量（钢球的动能）。
（2）[1][2]小球滚下时的高度越大，进入水平面时的速度越大，让不同钢球从斜面的同一高度由静止滚下，目的是使它们到达斜面底部时的速度相同。这样，就可以探究钢球的动能大小与其质量的关系。
（3）换用质量相同的钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与其速度的关系。因为当钢球的质量相同时，从斜面的不同高度滚下会导致它们到达斜面底部时的速度不同。
（4）木块最终会停下来的主要原因是受到了摩擦力的作用。摩擦力会阻碍木块的运动，使其速度逐渐减小直至停止。
（5）如果木块在运动过程中所受的摩擦力为0，那么根据牛顿第一定律，木块将保持匀速直线运动状态永远运动下去。因为此时木块不再受到任何外力的作用（或所受合外力为零），所以它的运动状态将不会发生改变。
【训练2】
如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始自由滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。
实验次数 1 2 3 4 5
小球质量m/g 10 20 30 10 10
小球释放的高度h/cm 5 5 5 10 15
木块移动距离s/cm 10 18 29 38 86
(1)小球从斜面滚下的过程中，它的 能转化为 能，小球动能的大小通过 （选填“高度h”或“距离s”）的大小来判断的。
(2)实验中把质量不同的小钢球放在斜面同一高度处由静止开始释放，是为了控制 相同。
(3)该小组同学记录的部分实验数据如表所示：
①分析 三次实验数据，可以得出的探究结论是：物体的质量一定时，速度越大，动能越大。
②分析第1、2、3三次实验数据，可以得出的探究结论是：当物体的 一定时，质量越大，动能越大。
③请根据表中数据分析：汽车超载10%与超速10%相比，潜在危害较大的是 （选填“超载”或“超速”）。
【答案】(1)重力势 动 距离s
(2)小球到达斜面底端的速度
(3)1、4、5 速度 超速
【解析】（1）[1][2]实验中，小球从高处滚下，小球的质量不变，高度降低，重力势能减小，小球运动速度越来越快，动能增大，故球从斜面上滚下的过程中，小球的重力势能转化为动能。
[3]小球达到水平面后，撞击小木块，小球动能越大，对小木块做的功越多，小木块被推开的距离就越大，所以小球动能的大小通过小木块距离s的大小来判断的。
（2）实验中把质量不同的小钢球放在斜面同一高度处由静止开始释放，这是为了让小球在斜面底端时的速度大小相等，即为了控制小球到达斜面底端的速度相同。
（3）[1]要研究动能与速度的关系，需要保证小球的质量一样，由表格中的数据可知，第1、4、5三次实验数据质量相等，小球释放的高度不同（小球到达斜面底端的速度不同），分析这三次实验数据可知，物体的质量一定时，速度越大，动能越大。
[2]分析第1、2、3三次实验数据可知，小球的下落高度相同，即达到斜面底端的速度相同，而小球的质量不同，通过比较数据可得：物体速度一定时，质量越大，动能越大。
[3]通过实验结论可知，汽车的速度越大，动能越大；质量越大，动能也越大，但速度和质量增大相同的幅度，速度增大的小球推动木块滑行的距离更远，则可知速度对动能的影响较大，所以汽车超载10%与超速10%相比，潜在危害较大的是超速。
【训练3】
如图所示，在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，小球由斜面某位置滚下，撞击水平面上的小木块。
(1)实验中通过观察 ，来判断小球动能的大小；
(2)让质量不同的小球A和B（mA(3)为了探究动能大小与速度的关系，应选择 两个图进行比较，得出的结论是 。
【答案】(1)木块被推动的距离
(2)速度
(3)甲、丙 物体质量相同时，速度越大，动能越大
【解析】（1）根据转化法，实验中是通过观察小木块被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小。
（2）高度相同时，小球滑到相同的水平面的速度就会相同，因此让质量不同的小球A和B从同一斜面的同一高度由静止开始滚下，是为了控制小球到达水平面的速度相同。
（3）[1][2]动能的大小与质量和速度有关，为了探究动能大小与速度的关系应采用控制变量法，控制质量不变，改变速度，而在甲、丙两图中是同一个小球放置在不同的高度，控制了质量一定，改变了速度，符合要求，根据小木块被推动的距离，可得出的结论是：物体质量相同时，速度越大，动能越大。
【训练4】
小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜面上一定高度的位置滚下，钢球在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来反映动能的大小。
(1)实验中探究的动能是指_______（填字母）；
A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能
(2)图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量关系为，高度关系为，距离关系为。他 （选填“能”或“不能”）推断出物体动能与质量的关系；
(3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 的关系。
【答案】(1)A
(2)不能
(3)速度
【解析】（1）一个物体能量的多少，可由它对外做功的多少来确定，本实验研究钢球动能的大小是通过钢球撞击木块时对木块做功，通过木块被推移的距离远近来反映做功的多少，所以本实验探究的是钢球在撞击木块时的动能大小，故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
（2）在研究物体的动能与物体的质量的关系时，要控制物体运动的速度相同，物体的质量不同，甲、乙两次实验中，钢球在斜面上的高度不同，从斜面上滚下来碰撞木块的速度不同，所以不能推断出物体动能与质量的关系。
（3）小红让钢球A从同一斜面的不同高度由静止滚下，钢球的质量相同，而钢球的速度不同，则本次实验是为了研究物体动能的大小与物体运动的速度大小关系。
【训练5】
兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
(1)【猜想假设】由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 有关；
(2)【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用铁球模拟汽车，让铁球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。该实验是通过观察 的大小，来说明铁球对木块做功的多少，这种探究问题的方法是 （填“控制变量法”或“转换法”或“归纳法”）；
(3)【分析论证】分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是： ；
(4)【实践应用】用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因；
(5)【改进实验】研究动能大小与质量的关系，有同学将实验装置改成如图丁所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放（不考虑铁球运动过程中所受的阻力），撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，发现两次实验木块移动的距离相等，其原因是 。
【答案】(1)质量
(2)木块移动距离 转换法
(3)速度相同时，质量越大，动能越大
(4)超速
(5)弹性势能相同，最终做功相同
【解析】（1）超载时，汽车总质量变大，由此可猜想：汽车的动能可能跟质量有关。
（2）[1][2]铁球对木块做功的多少无法直接看出，该实验是通过观察木块移动的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，木块移动的距离越大，铁块对木块做的功越多，这种探究问题的方法是转换法。
（3）比较甲、乙两图，质量不同的铁球从斜面相同高度由静止滚下，滚到平面上时的速度相同，质量较大的铁球推动木块的距离更大，动能更大，可以初步得到的结论是：速度相同时，质量越大，动能越大。
（4）比较甲、丙两图，质量相同的铁球从斜面不同高度由静止滚下，铁球释放时的高度越高，滚到平面上时的速度越大，推动木块移动的距离越大，动能越大，说明质量相同时，速度越大，动能越大，可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。
（5）将同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能相同，将铁球弹出后，铁球获得的动能相同，推动木块做的功相同，因为木块受到的摩擦力相同，所以木块移动的距离相等。
【训练6】
小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），使它们分别从不同的高度h和（）由静止开始运动，观察纸盒被撞击后移动的距离，实验过程如下图所示；
(1)小明通过观察纸盒移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里他利用的研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的；
(2)由甲、乙两图，可得到的实验结论是： ；
(3)小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关；他的做法是 （选填“正确”或“错误”）的。
【答案】(1)转换法 不能
(2)物体的动能大小与速度有关
(3)正确
【解析】（1）[1]实验中通过观察木块移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。
[2]若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
（2）由甲、乙图可知，小球的质量相同，小球从同一斜面的不同高度由静止滑下，到达斜面底部时的速度不同，撞击木块后木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，所以得出的实验结论为：物体的动能大小与速度有关。
（3）要探究物体动能与质量的关系，需要控制物体到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度由静止滑下，由于甲、丙两图让质量不同的小球从同一高度滚下，即控制小球的速度相同，所以小明的做法正确。
【训练7】
小明为了探究物体动能大小与哪些因素有关，设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。
(1)小球动能的大小是通过被撞击木块移动的距离来间接反映的，这种物理方法是 。
(2)若探究物体动能大小与质量的关系，每次实验时，都要将小球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是使小球到达水平面的初速度相同，摆放在水平面上的木块 （选填“需要”或“不需要”）摆放在同一位置。
(3)根据图乙进行实验，可以得出的结论是 。
(4)如果图甲中质量为2m的小球撞击木块后导致木块从水平面末端滑落， （选填“能”或“不能”）得出（3）中的结论。
【答案】(1)转换法
(2)需要
(3)当质量相同时，速度越大，动能越大
(4)不能
【解析】（1）小球动能的大小是通过被撞击木块移动的距离来间接反映的，木块移动的距离越远，小球的动能越大，这种物理方法是转换法。
（2）若探究物体动能大小与质量的关系，每次实验时，都要将小球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是使小球到达水平面的初速度相同，摆放在水平面上的木块需要摆放在同一位置，才能保证小球运动到木块位置时具有相同的速度，实验结论才可靠。
（3）乙图中是同一个小球放置在不同的高度，控制了质量一定，改变了速度，将小球放在更高的位置释放，可以将木块推得更远，可以得出的结论是当质量相同时，速度越大，动能越大。
（4）如果图甲中质量为2m的小球撞击木块后导致木块从水平面末端滑落，木块通过的距离无法确定，所以小球动能的大小就无法比较，故不能得出“当质量相同时，速度越大，动能越大”结论。
【训练8】
汽车的“超载”“超速”是造成许多交通事故的重要因素，这与它们的动能大小有关，为了比较两者对事故影响的大小，实验小组的同学们设计了如图所示的装置，探究物体动能与物体的质量、物体的速度的关系。
【证据】
(1)本实验的研究对象是 （选填“小球”或“木块”）；实验中物体的速度是指 （选填“即将碰撞木块时”或“碰撞木块后”）的速度；
(2)实验中，将小球在斜面上由 开始释放，这是为了方便控制小球 ；
(3)利用甲、乙装置正确实验后，通过测量得到如下数据。
实验序号 小球的质量m/g 小球的高度h/cm 木块被撞后运动的距离s/m
1 30 10 4
2 30 20 16
3 60 10 8
【解释】表格中能代表物体动能大小的是 （选填“小球的质量”“小球的高度”或“木块被撞后运动的距离”），分析实验数据可知， （选填“质量”或“速度”）对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重；
【交流】某次实验中木块被撞后滑出木板掉落，为了使木块不滑出木板，测出具体的实验数据，在不改变木板长度的情况下，可采取的改进措施是 。
【答案】(1)小球 即将碰撞木块时
(2)静止 到达水平面的速度
(3)木块被撞后运动的距离 速度 见解析
【解析】（1）[1]实验中小球撞击木块时，因为小球具有动能，可以对木块做功，所以撞击木块移动一定的距离，所以实验的研究对象是小球。
[2] 该实验物体的速度是指小球从斜面上由静止滚下，滚到水平面上即将碰撞木块时的速度。
（2）[1][2]实验中，将小球在斜面上由静止开始释放，通过小球释放时位于斜面的高度控制小球到达水平面的速度，从而达到方便控制小球到达水平面的速度的目的。
（3）[1]小球具有的动能越大，撞击木块时所做的功越多，木块移动的距离越大，所以代表物体动能大小的是木块被撞后运动的距离。
[2]由表格数据知，根据序号为1、2的实验数据可知，质量相同，高度变为原来的2倍，小球到达斜面底端的速度变为原来的2倍，木块被撞后运动的距离变为原来的4倍；根据序号为1、3的实验数据可知，小球到达斜面底端的速度相同，质量变为原来的2倍，木块被撞后运动的距离变为原来的2倍，所以速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，超速带来的安全隐患更大一些。
[3]撞击后，木块滑出木板，则是小球所具有的动能过大，对木块所做的功过大，于是木块移动的距离太大。为了使木块不滑出木板，在不改变木板长度的情况下，可减小小球的动能，所以可减小小球的质量或降低小球由斜面上静止滚下时的高度。
【训练9】
为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。
实验序号 小球的质量m/g 小球滑到斜面底端时速度 木块被撞后运动的距离s/m
1 30 2 0.4
2 30 4 1.6
3 60 2 0.8
(1)该实验是通过木块移动的距离来判断 （小球/木块）的动能大小；
(2)图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得到的结论是： ；
(3)图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B由静止自由释放，然后与放在水平面上的同一木块相碰到静止后的情景。据此你能得出结论是： ；
(4)实验后，同学们联想到在公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是进行了实验测定，得到的数据如上表。
（a）为了探究“超载”隐患时，应选择 序号的实验进行比较；
（b）分析表格中对应的数据可知： 对物体的动能影响更大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。
【答案】(1)小球
(2)见详解
(3)见详解
(4)1和3 速度
【解析】（1）实验中把小球动能的大小转换成观察木块被推动距离远近，木块被推动距离越远，小球对木块做功越多，表明小球的动能越大。
（2）图甲，两小球滚下高度相同，进入水平面时速度相同，下图中小球质量较大，木块被推得较远，得出的结论是，速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
（3）图乙中两小球的质量相同，滚下的高度越大，到达水平面的速度越大，将木块推得越远，得出的结论是：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大。
（4）[1]研究超载隐患时，即与质量大小的关系，根据控制变量法，应控制小球下滑的高度相同而质量不同，由表中实验数据可知，应选择1、3进行比较。
[2]根据表格中数据1、2可知，当质量相同，速度增加到原来2倍，木块被撞后运动的距离是原来的4倍；根据表格中数据1、3可知，当速度相同，质量增加到原来2倍，木块被撞后运动的距离是原来的2倍；故速度影响更大，即在同等条件下超速带来的安全隐患更大一些。
【训练10】
小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始放下，观察纸盒被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。
(1)小明通过观察 ，来判断小球动能的大小；
(2)由乙、丙两图，可得到的实验结论是：当速度一定时， ；
(3)小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能太小与速度有关，他的看法是否正确？ ；理由是： ；
(4)善于动脑的小明又设计了如图丁的方案：让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做 （填“能”或“不能”）验证动能与质量的关系。
【答案】(1)纸盒被撞击后移动的距离
(2)质量越大，动能越大
(3)不正确 图丙移动距离比甲图移动距离大，无法判断是受速度影响还是质量影响
(4)不能
【解析】（1）实验中通过观察纸盒移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；
（2）乙、丙两图中小球的质量不同，初始高度相同，到达水平面时的速度相同，对纸盒做功多少不同，丙图小球的质量大，纸盒被推动的距离远，故可以得出结论：当速度一定时，质量越大，动能越大；
（3）[1][2]小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与速度有关看法不正确，因为甲、丙两图小球的质量和小球下落的高度均不同，图丙移动距离比甲图移动距离大，无法判断是受速度影响还是质量影响；
（4）若用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击放在同一位置的木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验的。
1．（2024·吉林长春）在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中。实验器材如下：带有合页的长木板、带圆形凹槽的木块、小球、弹簧测力计。
（1）如图甲所示，将木块放在水平放置的长木板上，用弹簧测力计沿 方向拉动木块做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数，则滑动摩擦力为 ；
（2）将小球放在木块的凹槽内，重复（1）的操作，弹簧测力计的示数比（1）中的大。说明当接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与 有关；
（3）请在图甲中画出木块所受摩擦力的示意图 ；
（4）利用上述实验器材还可以探究物体的动能跟运动速度的关系，如图乙所示。
①进行实验时，为改变小球在水平面上开始运动的速度，应使小球从同一斜面上的 高度由静止滚下；
②小球在同一斜面上的位置越高，滚下时木块被撞得越远，实验表明，质量相同的小球，运动的速度越大，动能 ；
③请根据上述结论，对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议： 。
【答案】水平 0.8 压力
不同 越大 严禁超速行驶
【解析】（1）[1][2]测量滑动摩擦力的实验原理是二力平衡，必须沿水平方向匀速拉动木块才会使木块所受摩擦力和拉力成为一对平衡力，此时弹簧测力计的示数就是滑动摩擦力的大小，由图可知此时摩擦力为0.8N。
（2）[3]把小球放在木块凹槽内，增大了木块对木板的压力，发现弹簧测力计示数变大，故可以看出滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
（3）[4]摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，方向相反。如图所示：
（4）[5]为使小球到达水平面时速度不同，应让小球从不同高度滚下，高度不同，重力势能不同，到达水平面时转化成的动能也不同，故速度不相同。
[6]由题意，木块被撞得越远，说明小球所做的功越多，动能越大。
[7]上述结论表明动能大小与速度大小有关，在交通安全方面应该禁止超速行驶。
2．（2024·贵州）小明观察到如图甲所示的组合式滑梯，各个滑梯的高度都有所不同，小朋友从不同的滑梯滑至底端时的快慢也有所不同，速度快的甚至会冲出滑梯摔在地上。这一现象引起了小明的思考：人沿滑梯滑至底端时速度的大小与什么因素有关呢？
他猜想：与人开始下滑的起点高度有关。
小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验，如图乙所示。纸板一端置于垫块上，另一端置于水平桌面上模拟滑梯，用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人，通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小，距离越长表明速度越大。
请你回答下列问题：
（1）若释放后木块保持静止，是因为木块受到沿纸板向 的摩擦力，若要让木块下滑，写出一种操作方法： ；
（2）解决上述问题后继续探究。如图丙①所示，从纸板顶端释放木块，木块运动至桌面上的M点；如图丙②所示，从纸板中部释放木块，木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离，可以得出结论：木块沿纸板下滑的起点越高， ；
（3）根据上述探究，小明认为，要保证人不因速度过大冲出滑梯，设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段 方向放置的滑梯，结合上述实验现象和所学物理知识说明这样设计的必要性；( )
（4）结合你坐滑梯的经历，谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢？（写出两个因素即可）( )
【答案】上 增大斜面的坡度 滑至底端时速度越大 斜向上 见解析 滑梯较为光滑、滑梯较陡
【解析】（1）[1][2]若释放后木块保持静止，说明木块处于平衡状态，受力平衡，因此其受到的重力，斜面对其的支持力和沿斜面向上的摩擦力平衡，因此木块保持静止的原因是其受到沿纸板向上的摩擦力。为此我们可以增大斜面的坡度，从而减小木块受到的摩擦力。
（2）[3]由实验可知，从纸板顶端释放木块，木块运动至桌面上的M点；从纸板中部释放木块，木块运动至桌面上的N点，由图丙可知，木块由顶端滑下后在桌面上移动的距离更远，说明其速度较大，因此可得出结论：木块沿纸板下滑的起点越高，滑至底端时速度越大。
（3）[4][5]由于人的速度较大容易冲出滑梯，即人此时的动能较大，因此可以将人的动能转化为重力势能，以防止人冲出滑梯，所以可以在滑梯底端再连接一段斜向上方向放置的滑梯。
（4）[6]根据生活经验和物理知识可知，当滑梯较为光滑时，人从滑梯滑下时，克服摩擦做功产生的内能较小，则重力势能转化为动能更大，则速度更大；滑梯较陡时，人从滑梯滑下时，受到的摩擦力较小，克服摩擦做功产生的内能较小，则重力势能转化为动能更大，则速度更大。
3．（2023·山东淄博）利用下图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。
（1）实验运用了控制变量法：让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，探究动能与质量的关系；让同一个小车从斜面的 高度滑下，探究动能与速度的关系。实验中动能的大小无法测量，我们通过 来判断小车动能的大小；
（2）小车从斜面上滑下，它的 转化为动能，碰上物体B后，小车的部分 转移给了物体B，这个能量的转化转移过程机械能总量 ；
（3）小车在水平面上推动物体B前进时受到4个力：①重力、②摩擦力、③物体B对小车的压力、④水平面对小车的支持力，其中 是一对平衡力， 方向相同（两空均填序号）。拿走物体B，如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，小车将 ；
（4）下表是一些物体的动能大小，分析表中数据，请你提出一个可以探究的物理问题： 。
物体 动能/J 物体 动能/J
步行的人 约30 百米跑中的运动员 约
行走的牛 约160 刚射出的步枪子弹 约
中速行驶的小汽车 约 高速行驶的小汽车 约
【答案】不同 B运动的距离 重力势能 动能 减小 ①④ ②③ 匀速直线运动 见解析
【解析】（1）[1]让同一小车在不同高度下滑，可使小车获得不同的速度，而此时小车的质量保持不变，可探究动能与速度的关系。
[2]通过观察物体B移动的距离的大小，来说明小车对物体B做功的多少，从而判断出小车具有的动能的大小。
（2）[3]小车从斜面上滑下，质量不变，速度变大，高度降低，它的重力势能转化为动能。
[4][5]碰上物体B后，B由静止到运动，小车的部分动能转移给了物体B，小车的整个运动过程中受摩擦力作用，需要克服摩擦力做功，另外碰撞过程中也会有机械能的损失，机械能总量减小。
（3）[6]根据平衡力的特点，小车所受的重力与水平面对小车的支撑力大小相等，方向相反，作用在同一物体上，所以可知①重力、④水平面对小车的支持力是一对平衡力。
[7]由图示知，②摩擦力的方向水平向左，③物体B对小车的压力也水平向左，方向相同。
[8]如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，据牛顿第一定律知，小车将做匀速直线运动。
（4）[9]由表格数据可知，不同物体运动的速度不同，它的动能也不同，因此可以提出：物体的动能与速度的关系。
4．（2023·山东潍坊）为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。
（1）实验中探究的“物体的动能”是指 （选填字母）。
A．钢球在斜面上的动能
B．钢球撞击木块时的动能
C． 木块被撞击后的动能
（2）若水平面是光滑的， （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施： 。
【答案】B 不能 增大斜面高度
【解析】（1）[1]此实验用了转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时的动能大小，故B符合题意。
（2）[2]若水平面光滑，木块就会做匀速直线运动，无法通过比较木块移动距离的远近来判断小球动能的大小，达不到实验的目的。
（3）[3] 实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，说明小球到达水平面的动能比较小。实验时可以增加斜面的高度来增加小球的重力势能从而改进这一问题。
5．（2023·甘肃兰州）近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（<）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。
（1）分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大；
（2）比较甲、乙两图可知，在 一定时，小钢球的 越大，动能越大。
（3）比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害；
（4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项 。
【答案】乙 质量 速度 乙、丙 见解析
【解析】（1）[1]分析甲、乙两图可知，实验用小球质量相同，乙图水平面上的纸盒移动的距离较大，说明乙图中小球的动能较大，则乙图中钢球在刚到达水平面时的速度更大。
（2）[2][3]比较甲、乙两图可知，小球质量相同，h1＜h2，则乙图中小球速度较大，纸盒移动的距离较大，故可得出结论：在质量一定时，小钢球的速度越大，动能越大。
（3）[4]乙丙两图钢球在斜面高度相同，则到达水平面的速度相同，丙图的质量较大，纸盒移动的距离较大，说明丙图钢球的动能较大，则可以模拟汽车超载带来的危害。
（4）[5]在安全行车方面需要注意的是不要超速和超载，无论是超速还是超载，都会使车的动能增大，遇到交通事故时，其破坏程度就很大。
6．（2023·广西）在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示：
（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为 ；
（2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越 ，钢球的动能就越 ；
（3）在水平面上，被撞出的木块由于受到 力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做匀速直线运动。
【答案】动能 多 大 阻
【解析】（1）[1]在钢球从斜槽滚下的过程中，质量不变，高度减小，重力势能变小；速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。
（2）[2]钢球质量越大，将木块撞得越远，根据公式W=Fs可知，对木块做的功越多。
[3]根据转换法可知，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大。
（3）[4]在水平面上运动的木块，由于受到水平面阻力的作用，运动状态发生变化，最终会停下来。
7．（2023·湖南郴州）小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是 的。（选填“相同”或“不同”）。
（1）实验1将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一段距离。
（2）实验2将小球从斜面中间自由滚下（图甲乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离 （选填“短”、“长”或“相等”）由上述实验现象，我们可以得出结论；同一物体， ，动能越大。
（3）实验3将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O点自由滚下（图丙），依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，则 （选填“>”、“=”或“<”）。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将 。
A．沿a轨迹运动 B．沿b轨迹运动
C．沿c轨迹运动 D．保持静止
【答案】不同 短 （运动）速度越大 = A
【解析】[1]小球从斜面上不同的高度由静止滚下，由于小球的重力势能不同，则小球到达斜面底端时速度不同。
（2）[2][3]根据图示可知，实验2中木块被撞的距离比实验1的距离要小一些，两次实验中的小球的质量相同，滚下的高度不同，高度越低，到达水平面时的速度越小，推动木块移动的距离就越小，动能越小，所以能得出结论；同一物体，运动速度越大，动能越大。
（3）[4]由于忽略空气阻力，经过A、B两点到达C点的过程中，没有外力对小球做功，则小球的机械能守恒，即。
[5]当小球到达C点时，速度为水平向右运动，此时小球所受各个力突然全部消失，根据牛顿第一定律可知，小球将保持这一状态，所以小球将沿a轨迹运动。故选A。
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