Question

小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关．

（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）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：
①乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的    ．
②选用图甲探究的是动能与    的关系，理由是：两球    相等；得出的结论是：    ．
③选用图乙探究的是动能与    的关系，得出的结论是：    ．
④物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是    法；二是转换法，就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小．

Answer

①在该题中小球的高度在这个题中代表了其速度的大小；
②③解答此题要知道动能的决定因素有两个：质量和速度，对于这类多因素问题应结合控制变量法进行分析；
④分别控制小球的质量和所处高度不变，这是利用控制变量法研究问题；
球把纸盒推出的距离长，说明的动能大，这是一种转换的方法．
【解析】
①在此实验中，小球的高度在这个题中代表了其速度的大小，让小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时能够具有相同的初速度；
②甲图中两球的质量相同，高度不同，所以到达底端的速度不同，所以可以探究动能与速度大小的关系；
高度越高的小球运动到底端时速度越大，把纸盒撞击的更远，因此说明其动能越大；由此可以得出的结论是：物体质量一定时，运动速度越大，动能越大；
③乙图中两球的高度相同，这样到达底端的速度相同，但它们的质量不同，所以可以探究动能与速度大小的关系；
质量越大的小球把平面上的纸盒撞击的更远，说明小球的动能越大，由此可以得出的结论是：在运动速度一定时，物体质量越大，动能越大；
④实验过程中分别控制质量和速度不变的研究问题方法是利用的控制变量法；
把小球的动能大小转化为撞击纸盒距离的长短，这样研究问题的方法叫转换法；
故答案为：①初速度；
②运动速度，质量，物体质量一定时，运动速度越大，动能越大；
③质量，运动速度一定时，物体质量越大，动能越大；④控制变量法．