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【专题】影响动能与重力势力与关系

一、探究影响动能大小的因素

12011泰州)小明猜想:动能的大小可能与物体的质量与物体的速度有关。因此,他设计了如下两种实验方案:

A.让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑。与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图 1甲所示)

B.让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰。比较木块在水平面上移动的距离(如图 1乙所示)。

上述两种实验方案中:

1A方案是为了探究动能大小与____________关系,若木块被撞后移动的距离越远.说明小车对木块的推力____________越多,小车撞击木块时的动能____________.

2)小明想用 B方案探究动能大小与质量的关系.该方案是否合理?____________。理由是____________。

解析:要研究动能的大小与哪些因素有关,首先就要知道怎样“看出”动能的大小。物体具有动能的大小是无法直接“看出”的。怎么办呢?我们想到物体具有的能量越多,它能对外做的功也越多,把物体具有能量的大小转换为它能够对外做功的大小反应出来。这就用到了转换法。

怎样研究物体具有动能的大小与物体的质量和速度的关系?要研究动能跟质量的关系,就要改变质量,同时控制速度不变;要研究动能跟速度的关系,就要改变速度,同时控制质量不变。以上两个关系研究好了,动能与质量、速度的关系也就出来了。这里就应用了控制变量法。

1)让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,目的是让小车进入水平面时有不同的速度,高度越高,速度越大。所以 A方案是为了探究动能大小与物体速度的关系。小车撞击木块,就给木块一个作用力,木块在这个力的作用下移动一段距离,小车就对木块做了功,这表明小车具有能。木块被撞后移动的距离越远,说明小车对木块的推力做的功越多,也就表明小车撞击木块时的动能越大。

2)让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,这样小车的质量不同,进入水平面时的速度也不同,有两个变量,不符合控制变量法,没法进行研究。

答案:( 1)速度;做功;越大;( 2)不合理;没有控制小车进入水平面时的速度相同(或没有控制变量)

反思:物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易 直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识,或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应 用了这种方法。特别是对那些抽象的难以理解的物理知识,这种方法很有效。生活中你也用到过转换法,只是未注意罢了。空气是看不见摸不着的,但我们可以根据 空气流动(风)所产生的作用来认识它。如红旗飘动,树叶摇晃等。

当要研究的一个物理量与另 外几个物理量都有关系时,为简化和方便,先研究与其中一个量的关系,而要控制其余几个量不变。这种研究问题的方法叫控制变量法。若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法。

二、探究影响重力势能的因素

22011烟台)小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材,探究“重力势能的大小与哪些因素有关”,其过程如图 2所示

( 1)小明通过观察什么来判断重力势能的大小?

( 2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,得出的结论是什么?

( 3)图乙和图丙探究的问题是什么?

解析:( 1)能是物体具有的做功的本领,要判断重力势能的大小,就要看物体对小桌做功的大小,即小桌陷入沙中的深度。这里运用了转换法。

2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以看出是同一个砝码被举高的高度不同。因而得出的结论是:质量相同的物体,高度越高,具有的重力势能越大。

3)观察图乙和图丙,是两个质量不同的物体,被举高的高度相同。根据控制变量法,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。因而探究的问题是重力势能大小与质量的关系。

总结:从以上可以看出,现在探究题的考查方式发生了很大的变化,单纯考查操作步骤、实验结论等凭机械记忆及套用就可奏效的考题已退出舞台,题目普遍重视探究的过程 和方法的考查、重视基本实验能力的考查。大家在平时的学习过程中,应改变过分强调知识传承的倾向,让自己亲历科学探究过程,学习科学研究方法。改革以书本为主、实验为辅的教学模式,提倡多样化的学习方式。培养自己的探索精神、实践能力以及创新意识。