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选用图甲探究得出的结论是：______；选用图乙探究的是动能与______的关系．
②该实验物体动能的大小是通过______来反映的．
③小红实验完成后想，本实验中水平的轨道是光滑的还是粗糙的呢？请你帮小红解决这个问题，你的结论是______（填：“光滑的”或“粗糙的”），你的依据是______．
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．
（3）小红由此实验还联想到伽利略的斜面实验，让同一个小球沿同一光滑斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、木板三种不同水平面上继续向前运动直到停止，在水平面运动的全过程中，克服摩擦力做的功______（填：“相等”或“不相等”），你的依据是______．

Answer

（2）①根据控制变量法的思想，要研究动能大小与质量的关系，就要保持速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一小球，这样可以保证小球的质量相同；
②将小球动能的大小通过纸盒移动的距离来反映，是一种转换的思想；
③根小球与纸盒最终会停下来，可判断小球受到了阻力的作用；
④控制变量法和转换法是本实验用到的两种最基本的方法；
（3）小球最初的动能相等，而最终动能都变为零，据此可做出判断．
【解析】
（2）①图甲中，小球的质量相同，高度不同，由此可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大；
图乙中，小球的高度相同，质量不同，因此，探究的是物体的动能与质量的关系；
②动能大小体现在对外做功的多少，可以通过纸盒移动的距离来比较动能的大小；
③本实验中，小球和纸盒最终都停了下来，说明受到了摩擦阻力的作用，由此可见，水平轨道是粗糙的，是有一定摩擦力的．
④本实验中，主要的科学研究方法是控制变量法和转换法；
（3）物体克服摩擦力做功的能量来自物体的动能，而动能一开始是相等的，最终物体停下来，动能为零，因此说明，小球无论在什么样的水平面上，克服摩擦力做的功是相等的．
故答案为：（2）①物体质量一定时，速度越大，动能越大；质量；
②纸盒移动的距离；
③粗糙的；小球和纸盒由于受到摩擦力的作用而最终停下来；
④控制变量；
（3）相等；小球最初的动能相等，且最后都减小为零．