探究影响动能和重力势能大小的因素
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一、探究影响动能大小的因素
例1〔2022泰州〕小明猜测：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场下滑。与放在程度面上的木块相碰，比拟木块在程度面上挪动的间隔 〔如图1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场下滑，与放在程度面上的木块相碰。比拟木块在程度面上挪动的间隔 (如图1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，假设木块被撞后挪动的间隔 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可以对外做功的大小反响出来。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
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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场下滑，目的是让小车进入程度面时有不同的速度，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挪动一段间隔 ，小车就对木块做了功，这说明小车具有能。木块被撞后挪动的间隔 越远，说明小车对木块的推力做的功越多，也就说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场下滑，这样小车的质量不同，进入程度面时的速度也不同，有两个变量，不符合控制变量法，没法进展研究。 答案：〔1〕速度 做功 越大；〔2〕不合理 没有控制小车进入程度面时的速度一样〔或没有控制变量〕
反思：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
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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，树叶摇摆等。
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。假设要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，那么应只使该因素不同，而其他因素均应一样。控制变量法是中学物理中最常用的方法。
二、探究影响重力势能的因素
例2〔2022 烟台〕小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材,探究“重力势能的大小与哪些因素有关〞,其过程如图2所示
(1)小明通过观察什么来判断重力势能的大小？
(2)分析比拟甲、乙两图中的实验现象，得出的结论是什么？ (3)图乙和图丙探究的问题是什么？
解析：〔1〕能是物体具有的做功的本领，要判断重力势能的大小，就要看物体对小桌做功的大小，即小桌陷入沙中的深度。这里运用了转换法。
〔2〕分析比拟甲、乙两图中的实验现象,可以看出是同一个砝码被举高的高度不同。因此得出的结论是：质量一样的物体，高度越高，具有的重力势能越大。
〔3〕观察图乙和图丙，是两个质量不同的物体，被举高的
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高度一样。根据控制变量法，假设要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，那么应只使该因素不同，而其他因素均应一样。因此探究的问题是重力势能大小与质量的关系。 总结：从以上可以看出，如今探究题的考察方式发生了很大的变化，单纯考察操作步骤、实验结论等凭机械记忆及套用就可奏效的考题已退出舞台，题目普遍重视探究的过程和方法的考察、重视根本实验才能的考察。大家在平时的学习过程中，应改变过分强调知识传承的倾向，让自己亲历科学探究过程，学习科学研究方法。改革以书本为主、实验为辅的教学形式，提倡多样化的学习方式。培养自己的探究精神、理论才能以及创新意识。
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