Question

同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，设计了图甲所示的实验方案，并进行了如图的实验：

步骤l：让钢球从斜面A点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v₁，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离s₁；

步骤2：让同一钢球从斜面B点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v₂，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离s₂；

步骤3：改变让质量不同的钢球从A点由静止开始下滑，撞击木块使木块移动，记下木块移动的距离s₃。

（1）比较v₁、v₂，可知v_l_____v₂（选填“＞”、“＜”、“＝”），原因：钢球的重力势能越大，转化为钢球的_____能越大。

（2）小明根据s₁＞s₂，得出“质量相等时，物体的速度越大，动能越大”的结论，他是如何分析得出结论的？_____

（3）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图甲所示，设碰撞后木块获得的动能为E_o，木块克服摩擦力所做的功为W，则E_o_____W（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

Answer

＞ 动 见解析 =

【解析】

此题中研究了物体动能与质量、速度两个物理量间的关系，通过控制变量法进行探究是本实验的突出特点，因此，明确变量与不变量，通过分析现象可得出相应的结论。

（1）A点高于B点，同一钢球在A点处具有的重力势能大于在B点处的重力势能；钢球从斜面上向下滚动时，重力势能转化为动能，所以钢球从A点释放时，滚动到水平面时的动能较大，速度也较大，即vl＞v2；

（2）步骤1和步骤2控制钢球质量相同，从斜面的不同高度滚下，步骤1钢球到达斜面底端的速度大，推动木块运动距离远，钢球动能大；步骤2推动木块运动的距离近，钢球动能小；由此得出结论：当质量一定时，物体的速度越大，动能越大；

（3）碰撞后木块获得的动能为Eo，木块由于受到摩擦力作用，最终会停止运动（此时木块的动能为0），在整个过程中，小球的动能用于克服摩擦力做功，所以Eo=W。