小明为了研究动能的大小与哪些因素有关,他设计了如图甲、乙所示的实验:
(1)让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图甲所示;
(2)再让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示.
上述甲、乙两组实验中:能得出动能与物体质量有关的图及所控制的变量是________、________;能得出动能与物体的运动速度有关的图及所控制的变量是________、________.
解:当研究动能大小与质量的关系时,让不同的小球沿斜面的同一高度静止滚下撞击水平面上的纸盒,然后比较纸盒滑行的距离;显然乙图中小球滑下的高度相同,小球的质量不同;故乙图探究动能与物体质量的关系,不变的量是小球滑到斜面底端时速度相同;
当研究动能大小与速度的关系时,让同一小球沿斜面的不同高度静止滚下撞击水平面上的纸盒,然后比较纸盒滑行的距离;显然甲图中小球的质量相同,滑下的高度不相同;故甲图探究动能与物体速度的关系,不变的量是小球的质量.
故答案为:乙图;滑到斜面底端时球的速度相同;甲图;球的质量相同.
实验过程要采用控制变量法,当研究动能大小与质量的关系时,要让钢球沿斜面的同一高度下落,这样保证下落速度相同;
当研究动能大小与速度的关系时,应选择同一钢球,这样可以保证小球的质量相同;
此实验把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离,距离越远表明小球的动能越大.
点评:知道影响动能的大小因素,解决此类问题要会利用控制变量法和转换法.