探究物體的動能跟哪些因素有關

探究物體的動能跟哪些因素有關實驗是初中物理的重點實驗，本實驗可以培養同學們的科學思維、科學探究能力、科學態度與責任等核心素養。本文將幫助同學們梳理實驗中的重點內容。

[實驗要點]

1. 實驗器材：斜槽、木板、長方體木塊、質量不同的小球。

2. 實驗方法：控制變量法、轉換法。

3. 實驗主要步驟：（1）讓同一小球在斜槽的不同高度滾下，觀察木塊在木板上移動的距離；（2）讓不同小球在斜槽的同一高度滾下，觀察木塊在木板上移動的距離。

4. 實驗現象：（1）同一小球在斜槽越高的地方滾下，木塊被推得越遠；（2）同一高度滾下的小球，質量越大，木塊被推得越遠。

5. 實驗結論：（1）動能與物體的質量、物體的運動速度有關；（2）質量相同的物體，運動速度越大，它的動能越大；（3）運動速度相同的物體，質量越大，它的動能越大。

[能力提升]

例 在探究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗中，如圖1所示，小明同學設計了甲、乙、丙三次實驗。讓鐵球從同一斜槽上某處由靜止開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，鐵球與紙盒在水平面上共同移動一段距離后靜止。

[甲" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 丙] [s1][h][m] [h] [s2] [s3] [m]

圖1

（1）要探究動能大小與物體質量的關系，應保證鐵球達到水平面的 相同，為了達到這一目的所采取的具體操作方法是使小球 。

（2）選用甲、丙兩次實驗可以得出的結論是： 。

（3）三次實驗中，碰撞前動能最小的是圖 （選填“甲”“乙”或“丙”）中的小球，原因是 " " " " " " " " " " " " " 。

（4）小明同學聯想到“探究阻力對物體運動的影響”時，用到了斜面，讓小車從斜面頂端由靜止滑下，比較在不同表面滑行的距離（如下表）。

[表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 較大 最小 小車運動距離 最近 較遠 最遠 ]

①由此可知，小車受到的阻力越小，小車運動的路程 ；我們可以通過小車所受阻力減小時其運動路程變化的趨勢，推理出阻力減小到零時，運動的小車將做 運動。

②由此可見，力不是使物體運動的原因，而是改變物體 的原因。

③牛頓第一定律是建立在 （填序號）。

A.日常生活經驗的基礎上 B.科學家猜想的基礎上

C.直接實驗結果的基礎上 D.實驗和科學推理相結合的基礎上

答案：（1）速度 從斜面的同一高度由靜止滾下 （2）物體質量相同時，物體的速度越大，它的動能就越大 （3）丙 丙圖中紙盒被推動的距離最小 （4）①越遠" "勻速直線 ②運動狀態 ③D

[綜合實踐]

例 某市為了發展旅游業，大力推廣冰雪項目。為了讓同學們也能體會冰雪項目的樂趣，某校舉辦了“冰雪運動進校園”的主題活動。

（一）小小同學是本次活動的冰球運動員，在擊打冰球的時候，發現冰球滑出一段距離后會停止在冰面上，于是，他思考：冰球是受到了阻力才停止運動的嗎？如果水平冰面足夠光滑，冰球會一直運動下去嗎？為了驗證他的猜想，他用小車代替冰球，設計了甲、乙、丙三個裝置。

lt;E：＼2024-9月數據＼初中生學習指導·提升版202406＼PB＼CZ24-12-14.psdgt;lt;E：＼2024-9月數據＼初中生學習指導·提升版202406＼PB＼CZ24-12-15.psdgt;lt;E：＼2024-9月數據＼初中生學習指導·提升版202406＼PB＼CZ24-12-16.psdgt;

毛巾表面" " " " " " " " " " " " " " " " 棉布表面" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "木板表面

甲" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "丙

圖2

（1）為了使小車滑到水平面時的初速度相同，實驗時應讓小車從同一斜面的" " " " " 由靜止滑下。小小在實驗中發現小車在毛巾表面滑行的距離最近，在木板表面滑行的距離最遠，說明小車受到的阻力越小，它的速度減小得越 （填“快”或“慢”）。假設在毛巾、木板、棉布表面小車克服阻力做功分別為W1、W2、W3，比較并寫出它們的大小關系： 。

（2）實驗后小小評估實驗過程：小車到達水平面后豎直方向受到重力和支持力這一對平衡力的作用，它們 （填“改變”或“不改變”）小車的運動狀態，而小車運動狀態的改變只與水平方向上的 有關。小小進一步推測：如果水平面絕對光滑，小車在運動時不受阻力，則小車將在水平面上 。

（二）冰雪項目大大豐富了學生的課余生活，意猶未盡的小小在周末又去滑雪場玩耍了。如圖3，他看到人們坐著充氣滑雪墊從高處滑下時，滑雪者能滑出很長一段距離，非常驚險刺激。他正想加入其中時，突然看到一個小男孩掙脫了家長的手，跑到滑道上，被高處下滑的人撞飛。這個場景讓在場的小小瑟瑟發抖。小小聯想到自己騎車的場景，如果下坡時，加速沖下，可能會造成無法想象的后果。于是小小猜想：為什么撞擊后會造成如此大的傷害呢？是因為高處下滑的人具有很大的動能？那動能的大小可能與什么因素有關呢？于是小小設計了如圖4的實驗進行相關探究。他用質量為m和M（M gt; m）的兩個鋼球，分別從不同的高度h和H（H gt; h）由靜止開始滾下，觀察木塊被撞擊后移動的距離，實驗過程如甲、乙、丙三圖所示。

[甲" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "丙] [s1][H][m] [m][h] [s3][s2] [h] [M]

圖4

（1）小小通過觀察 來判斷小球動能的大小，這種研究方法是 （填“控制變量法”或“轉換法”）。若水平面絕對光滑，本實驗將 （填“能”或“不能”）達到探究目的。

（2）由甲、乙兩圖可得出實驗結論： 。

（3）由乙、丙兩圖可得出實驗結論：" " " " " " " " " " " " " " " " 。

（4）從斜面上滑下后，鋼球的機械能 （填“增大”“減小”或“不變”）。

（5）如果考慮質量不同的鋼球撞擊木塊時的鋼球重心位置不同而帶來的影響，你認為該實驗哪里需要改進，提出你的建議" " " " " " " " " " " " " " " "。

（6）如圖5為某段道路的標志牌，請結合所學知識解釋以下問題。

①對機動車限定最高行駛速度： " " " " " " " " " " " " " " " " 。

②對不同車型限定不一樣的最高行駛速度： " " " " " " " " " " " 。

答案：（一）（1）同一高度 慢 W1 = W2 = W3 （2）不改變 阻力 勻速直線運動" "（二）（1）木塊移動距離的長短 轉換法 不能 （2）質量一定時，物體速度越大，動能越大 （3）速度一定時，物體質量越大，動能越大 （4）減小 （5）探究動能與質量關系時，可以用體積相同質量不同的實心鋼球和空心鋼球進行實驗 （6）①質量一定時，速度越大，動能越大" "②速度相同時，質量越大，動能越大

（作者單位：沈陽市南昌初級中學）