研究动能常用的物理研究方法

小实验 / 作者:花香调 / 时间:2016-12-17 00:00:00 / 850℃

在研究和解决问题的过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学方法。现结合研究动能的实验谈谈控制变量法和转换法的应用。

例题:(2011泰州)小明猜想: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始下滑。与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图甲所示)

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始下滑,与放在水平面上的木块相碰。比较木块在水平面上移动的距离(如图乙所示)。

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,若木块被撞后移动的距离越远。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能够对外做功的大小反应出来。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始下滑,目的是让小车进入水平面时有不同的速度,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移动一段距离,小车就对木块做了功,这表明小车具有能。木块被撞后移动的距离越远,说明小车对木块的推力做的功越多,也就表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始下滑,这样小车的质量不同,进入水平面时的速度也不同,有两个变量,不符合控制变量法,没法进行研究。

答案:(1)速度做功越大;(2)不合理没有控制小车进入水平面时的速度相同(或没有控制变量)

链接: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,树叶摇晃等。

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。若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法。

试一试:

题目(2011扬州)下图是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的装置.让同一小车从斜面上不同的高度由静止开始运动,碰到同一位置的相同木块上,目的是探究小车动能的大小与的关系;若小车推动木块移动的距离越大,说明小车对木块越多,从而判断小车的动能越(大/小);若水平面绝对光滑,本实验将(能/不能)达到探究目的。

参考答案:速度做功大不能



选自:《初中物理自制教具》
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