研究动能常用的物理研究方法

时间：2020-10-31 17:45:06 来源：物理好资源网作者：网络

研究动能常用的物理研究方法
在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。现结合研究动能的实验谈谈控制变量法和转换法的应用。
例题：（2011年泰州）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（如图乙所示）。

上述两种实验方案中：
（1）A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）
链接：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。
试一试：
题目（2011扬州）下图是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的装置．让同一小车从斜面上不同的高度由静止开始运动，碰到同一位置的相同木块上，目的是探究小车动能的大小与的关系；若小车推动木块移动的距离越大，说明小车对木块越多，从而判断小车的动能越（大／小）；若水平面绝对光滑，本实验将（能／不能）达到探究目的。

参考答案：速度做功大不能

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