2025年中考物理重難突破：實驗19 探究動能大小的影響因素（重點實驗）原卷版+解析

實驗19探究動能大小的影響因素

實驗梳理

__________________A

實驗：探究動能大小的影響因素

【實驗目的】研究動能的大小跟哪些因素有關

【實驗設計】用如圖所示的裝置探究鋼球的動能與速度及質量的關系。實驗中，通過換用不同質量

的鋼球來改變質量，讓同一鋼球從不同高度處滾下來改變速度。鋼球動能的大小由木塊被推動的距離遠

近來反映(轉換法)，木塊被推動的越遠，說明鋼球的動能越大。

【實驗器材】斜面、滑道、滑塊、質量不同的小球，刻度尺等。

【進行實驗與收集證據】

(1)讓同一鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始滾下，推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的

遠近。

實驗次數鋼球質量鋼球高度鋼球推動木塊的距離

1mh近

2m2h遠

(2)換用質量不同的鋼球，讓它們從斜面的同一高度處由靜止開始釋放，滾下后推動木塊移動，比

較兩次木塊被推動距離的遠近。

實驗次數鋼球質量鋼球高度鋼球推動木塊的距離

1m2h近

22m2h遠

【分析論證】

(1)同一鋼球從不同高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度不同。高度越高，鋼球碰撞木塊時速度越

大，木塊被推得越遠，說明物體的動能與物體的速度有關

(2)不同鋼球從同一高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度相同。質量大的鋼球將木塊推得遠，說明

物體的動能與物體的質量有關。

【實驗結論】

動能與物體的質量和運動速度有關。質量相同的物體，運動的速度越大，動能越大；運動速度相同

的物體，質量越大，動能越大。

目考向點撥

____________________J

《探究動能大小的影響因素》?？紗栴}：

(1)研究方法：

①轉換法的應用：通過木塊被推動距離的多少來反映鋼球動能的大小。

②控制變量法的應用：

a.使同一小車從斜面的不同高度由靜止?jié)L下,如圖甲、乙所示，目的是保持質量相同，探究動能大小與速

度的關系。

h使質量不同的鋼球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下,如圖甲、乙所示，目的是保持速度相同,探究動能大小

與質量的關系。

(2)研究對象：鋼球(小車)。

(3)實驗結論：動能大小與速度有關，質量一定時，速度越大，動能越大;動能大小與質量有關，

速度一定時，質量越大，動能越大。

(4)使鋼球獲得動能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放(重力勢能轉化為動能)。

(5)將質量不同的鋼球放在斜面上同一高度處靜止釋放的目的：控制鋼球到達斜面底端時具有相

同的初速度。

(6)將質量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的：改變鋼球到達斜面底端時的初速度。

(7)實驗推理：當水平面絕對光滑時，木塊將一直做勻速直線運動(力不是維持物體運動狀態(tài)的

原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因)。

(8)鋼球在水平面上不能立即停下的原因：鋼球具有慣性。

（9）木塊最終停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）。

（10）實驗中能量的轉化：

①小球從斜面上靜止下落，下滑過程中重力勢能轉化為動能和內能；木塊在水平面上運動時動能轉

化為內能。

②鋼球在運動過程中接卸能不守恒，機械能減少量最終轉化為內能。

（11）實驗改進：①木塊被撞后滑出木板的解決辦法：換更長的木板。②木塊質量較大，確保實驗

現象較明顯的方法：增大鋼球滾下的高度。

（12）實驗相關拓展

①每次實驗都要把木塊放在同一位置;

②小車的動能，是指小車撞擊木塊前的瞬間的動能，所以在探究動能與質量關系時，如果木塊不是

放在同一位置，小車運動到木塊前速度可能不相等;

③探究動能與質量的關系時，木塊質量較大，實驗現象不明顯，為確保實驗仍有較明顯的現象，可

采取的措施是（不改變木塊的質量）：增大鋼球下落的高度（或換用質量更大的鋼球）。

④探究動能與質量的關系時，木塊被撞出了水平木板，在不改變木板長度的情況下，可采取的措施

是：減小小車下落的高度（或換用質量更小的小車）。

⑤如果水平面光滑，將無法完成實驗,因木塊被撞擊后將做勻速直線運動。

⑥小車下滑的過程中，小車的重力勢能主要轉化為動能（和少量內能）。水平面上移動最后靜止

下來，是動能（或機械能）轉化為內能。

（13）實驗結論的應用：生活中超載、超速問題（超速：速度大，超載：質量大，則動能大，危

險性大。）

可典例精析）

【典例1】

如圖所示，某實驗小組在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓小球從同一斜面某處由

靜止釋放，撞擊水平面上同一位置上的同一木塊，木塊移動一段距離后停止。

甲乙丙

（1）實驗中，探究的動能是指（填字母）。

A.小球在斜面上的動能B.小球撞擊木塊時的動能C.木塊被小

球撞擊后的動能

（2）實驗中，物體的動能大小通過觀察來判斷。

（3）通過甲、丙兩圖的實驗，可以探究動能大小與的關系，得出的結論

(4)甲、乙兩次實驗中，讓小球從斜面上的不同高度靜止?jié)L下，目的是o

(5)實驗后，同學們聯想到在許多交通事故中，造成安全隱患的因素有汽車的“超載”與“超速”，于

是利用上述器材進行了實驗探究，得到的數據如下表。分析數據可知(選填“超速”或“超

載“)對汽車動能的影響更大，發(fā)生交通事故時，造成的傷害更嚴重。大家在進行交流時，發(fā)現表格設

計存在問題，請你指出該問題是：。

實驗序小球的質小球自由滾下的高木塊被撞擊后運動的距

號量度離

1301010

2302040

3601020

【典例2]

小明在探究物體動能的大小與哪些因素有關的實驗中，提出了2個猜想。猜想1：物體動能的大小

與物體的質量有關；猜想2：物體動能的大小與物體的速度有關。

為了驗證猜想，小明設計了如圖所示的實驗。光滑斜軌道與水平直軌道平滑連接，將體積相同、

質量為機和2〃的兩個小球分別從斜軌道上高度為2A/?處由靜止釋放。3次實驗中，小球進入水平直

軌道推動紙盒一起在水平面上運動了一段距離后停下，分別測出小球與紙盒一起運動的最大距離，由

此判斷出小球撞擊紙盒時的動能大小。

⑴該實驗中，“物體的動能”中“物體”指的是(選填“小球”或“紙盒”)；

(2)圖甲、乙所示的2次實驗中，小球都從相同高度處由靜止釋放，是為了使2次實驗中小球運動

到斜軌道底端時的相同；

(3)對比圖______和圖丙所示的2次實驗，可以驗證小明的猜想(選填“1”或“2”)是正確

的。

41對點練習)

【訓I練1】

如圖所示是“探究物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓鋼球從斜面上某個高度

由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發(fā)生碰撞，木塊沿水平向右運動直至停止。

(1)實驗中是通過觀察來判斷鋼球的動能大小.用到的實驗方法是.

(2)讓不同鋼球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下，目的是使相同，從而探究鋼球的動能大小與.

的關系。

(3)換用質量相同的鋼球從斜面的不同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與

的關系。

(4)木塊最終會停下來的主要原因是o

(5)如果木塊在運動過程中所受的摩擦力為0,木塊將

【訓練2】

如圖所示，在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓小鋼球從高度為力的同一斜面上由

(選填“高度/7”或“距離S”)的大小來判斷的。

(2)實驗中把質量不同的小鋼球放在斜面同一高度處由靜止開始釋放，是為了控制相

同。

(3)該小組同學記錄的部分實驗數據如表所示：

①分析三次實驗數據，可以得出的探究結論是：物體的質量一定時，速度越大，動能

越大。

②分析第1、2、3三次實驗數據，可以得出的探究結論是：當物體的一定時，質量越

大，動能越大。

③請根據表中數據分析：汽車超載10%與超速10%相比，潛在危害較大的是(選填

“超載”或“超速”)。

【訓練3】

如圖所示，在“探究物體的動能大小與哪些因素有關”的實驗中，小球由斜面某位置滾下，撞擊水

平面上的小木塊。

甲乙丙

(1)實驗中通過觀察，來判斷小球動能的大??；

(2)讓質量不同的小球A和2,從同一斜面的同一高度由靜止開始滾下，目的是為了使

小球到達水平面的相同；

(3)為了探究動能大小與速度的關系，應選擇兩個圖進行比較，得出的結論

是O

【訓練4】

小明和小紅在“探究物體的動能與哪些因素有關”的實驗中，讓鋼球從斜面上一定高度的位置滾

下，鋼球在水平面上運動，碰上木塊C并將C推動一段距離，通過推動距離的大小來反映動能的大

(1)實驗中探究的動能是指(填字母)；

A.鋼球撞擊木塊時的動能B.鋼球撞擊木塊后的動能C.木塊被鋼球撞擊后的動能

(2)圖甲、乙為小明兩次實驗的示意圖，鋼球A、B的質量關系為機A＞機B，高度關系為%＞為，

距離關系為$A＞SB。他(選填“能”或“不能”)推斷出物體動能與質量的關系；

(3)小紅讓鋼球A分別從同一斜面的不同高度由靜止自由滾下，撞擊木塊，這是為了探究物體動能

與的關系。

【訓練5】

興趣小組的同學認為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關，于是他們進行了如下探究：

1

甲乙丙

【提出問題】汽車的動能大小跟什么因素有關？

(1)【猜想假設】由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟有關；

(2)【進行實驗】他們做了如圖所示的三次實驗：用鐵球模擬汽車，讓鐵球從斜槽的某一高度由靜

止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。該實驗是通過觀察的大小，來說明

鐵球對木塊做功的多少，這種探究問題的方法是(填“控制變量法”或“轉換法”或“歸納法”)；

(3)【分析論證】分析甲、乙兩圖的實驗現象，可以初步得到的結論是：；

(4)【實踐應用】用甲、丙兩圖的實驗現象所得到的結論，可以解釋汽車(選填“超載”或“超

速”)行駛時危險性大的原因；

(5)【改進實驗】研究動能大小與質量的關系，有同學將實驗裝置改成如圖丁所示，利用質量不同

的鐵球將同一彈簧壓縮相同程度后靜止釋放(不考慮鐵球運動過程中所受的阻力)，撞擊同一木塊，

將木塊撞出一段距離進行比較，發(fā)現兩次實驗木塊移動的距離相等，其原因是。

【訓練6】

小明在“探究物體的動能大小跟哪些因素有關”的實驗中，選用質量不同的兩個鋼球機和M(〃的

質量大于，，z),使它們分別從不同的高度力和H(">〃)由靜止開始運動，觀察紙盒被撞擊后移動的

距離，實驗過程如下圖所示；

(1)小明通過觀察紙盒移動的距離長短，來判斷小球動能的大小，這里他利用的研究方法是

(選填“控制變量法”或“轉換法”)；若水平面絕對光滑，本實驗將(選填“能”或“不能”)達到探

究目的；

(2)由甲、乙兩圖，可得到的實驗結論是：；

(3)小明根據甲、丙兩圖得出結論：物體的動能大小與質量有關；他的做法是(選填“正確”

或“錯誤”)的。

【訓練7】

小明為了探究物體動能大小與哪些因素有關，設計了如圖甲、乙所示的實驗裝置來進行實驗。

甲乙

(1)小球動能的大小是通過被撞擊木塊移動的距離來間接反映的，這種物理方法是。

(2)若探究物體動能大小與質量的關系，每次實驗時，都要將小球從斜面的同一高度由靜止釋放，

其目的是使小球到達水平面的初速度相同，擺放在水平面上的木塊(選填“需要”或“不需要”)擺

放在同一位置。

(3)根據圖乙進行實驗，可以得出的結論是。

(4)如果圖甲中質量為2根的小球撞擊木塊后導致木塊從水平面末端滑落，(選填“能”或“不

能“)得出(3)中的結論。

【訓練8】

汽車的“超載”“超速”是造成許多交通事故的重要因素，這與它們的動能大小有關，為了比較兩者對

事故影響的大小，實驗小組的同學們設計了如圖所示的裝置，探究物體動能與物體的質量、物體的速

度的關系。

【證據】

(1)本實驗的研究對象是(選填“小球”或“木塊”)；實驗中物體的速度是指

(選填“即將碰撞木塊時”或“碰撞木塊后”)的速度；

(2)實驗中，將小球在斜面上由開始釋放，這是為了方便控制小球;

(3)利用甲、乙裝置正確實驗后，通過測量得到如下數據。

實驗序號小球的質量m/g小球的高度/z/cm木塊被撞后運動的距離s/m

130104

2302016

360108

【解釋】表格中能代表物體動能大小的是(選填“小球的質量”“小球的高度”或“木塊被

撞后運動的距離”)，分析實驗數據可知，(選填“質量”或“速度”)對物體的動能影響更

大，當發(fā)生交通事故時，由此造成的危害更嚴重；

【交流】某次實驗中木塊被撞后滑出木板掉落，為了使木塊不滑出木板，測出具體的實驗數據，

在不改變木板長度的情況下，可采取的改進措施是o

【訓練9】

為了探究物體動能大小與哪些因素有關，同學們設計了如圖甲、乙所示的實驗裝置來進行實驗。

實驗序小球的質量小球滑到斜面底端時速度木塊被撞后運動的距離

號

m/gv/m-s-1s/m

13020.4

23041.6

36020.8

(2)圖甲是讓不同質量的小球沿同一光滑斜面從B處由靜止自由釋放，然后分別撞擊到放在水平面

上的同一木塊，木塊在水平面運動一段距離后靜止時的情景。據此你能得到的結論是：；

(3)圖乙是讓質量相同的小球沿同一光滑斜面分別從A、8由靜止自由釋放，然后與放在水平面上

的同一木塊相碰到靜止后的情景。據此你能得出結論是：；

(4)實驗后，同學們聯想到在公交事故中，造成安全隱患的因素有汽車的“超載”與“超速”，進一步

想知道，在影響物體動能大小的因素中，哪個對動能影響更大，于是進行了實驗測定，得到的數據如

上表。

(a)為了探究“超載”隱患時，應選擇序號的實驗進行比較；

(b)分析表格中對應的數據可知：對物體的動能影響更大，即當發(fā)生交通事故時，由

此造成的危害更嚴重。

【訓練10】

小明在“探究物體的動能大小跟哪些因素有關”的實驗中，選用質量不同的兩個鋼球機和M的

質量大于加)，分別從不同的高度/?和"靜止開始放下，觀察紙盒被撞擊后移動的距離，實

驗過程如圖所示。

(1)小明通過觀察,來判斷小球動能的大?。?/p>

(2)由乙、丙兩圖，可得到的實驗結論是：當速度一定時，；

(3)小明根據甲、丙兩圖得出結論：物體的動能太小與速度有關，他的看法是否正確？；

理由是：;

(4)善于動腦的小明又設計了如圖丁的方案：讓質量不同的兩個鋼球兩次將同一彈簧壓縮到相同程

度，放手后將小球彈出去撞擊放在同一位置的木塊，這樣做(填“能”或“不能”)驗證動能與質

量的關系。

可真題感悟)

1.(2024?吉林長春)在“研究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中。實驗器材如下：帶有合頁的

長木板、帶圓形凹槽的木塊、小球、彈簧測力計。

(1)如圖甲所示，將木塊放在水平放置的長木板上，用彈簧測力計沿方向拉動木塊做勻

速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，則滑動摩擦力為N；

(2)將小球放在木塊的凹槽內，重復(1)的操作，彈簧測力計的示數比(1)中的大。說明當接

觸面粗糙程度相同時，滑動摩擦力的大小與有關；

(3)請在圖甲中畫出木塊所受摩擦力的示意圖_________；

(4)利用上述實驗器材還可以探究物體的動能跟運動速度的關系，如圖乙所示。

①進行實驗時，為改變小球在水平面上開始運動的速度，應使小球從同一斜面上的高度

由靜止?jié)L下；

②小球在同一斜面上的位置越高，滾下時木塊被撞得越遠，實驗表明，質量相同的小球，運動的

速度越大，動能;

③請根據上述結論，對駕駛員提出一條關于交通安全方面的建議：o

2.（2024?貴州）小明觀察到如圖甲所示的組合式滑梯，各個滑梯的高度都有所不同，小朋友從不

同的滑梯滑至底端時的快慢也有所不同，速度快的甚至會沖出滑梯摔在地上。這一現象引起了小明的

思考：人沿滑梯滑至底端時速度的大小與什么因素有關呢？

他猜想：與人開始下滑的起點高度有關。

小明用木塊、硬紙板、墊塊進行模擬實驗，如圖乙所示。紙板一端置于墊塊上，另一端置于水平

桌面上模擬滑梯，用紙板上從靜止開始下滑的木塊模擬人，通過觀察木塊在水平桌面上運動的距離來

反映木塊滑至底端。點時速度的大小，距離越長表明速度越大。

請你回答下列問題：

（1）若釋放后木塊保持靜止，是因為木塊受到沿紙板向的摩擦力，若要讓木塊下滑，寫出

一種操作方法：;

（2）解決上述問題后繼續(xù)探究。如圖丙①所示，從紙板頂端釋放木塊，木塊運動至桌面上的M

點；如圖丙②所示，從紙板中部釋放木塊，木塊運動至桌面上的N點。比較木塊兩次在桌面上的運動

距離，可以得出結論：木塊沿紙板下滑的起點越高，;

（3）根據上述探究，小明認為，要保證人不因速度過大沖出滑梯，設計時可以考慮在滑梯底端再

連接一段方向放置的滑梯，結合上述實驗現象和所學物理知識說明這樣設計的必要性；

（）

（4）結合你坐滑梯的經歷，談談還有哪些因素可能會影響人沿滑梯下滑的快慢？（寫出兩個因素

即可）（）

3.（2023?山東淄博）利用下圖所示實驗裝置探究“動能的大小與哪些因素有關”。實驗時讓小車A

從斜面上由靜止開始滑下在水平面上將物體B推出一段距離。

（1）實驗運用了控制變量法：讓質量不同的小車從斜面的同一高度滑下，探究動能與質量的關

系；讓同一個小車從斜面的高度滑下，探究動能與速度的關系。實驗中動能的大小無法測

量，我們通過來判斷小車動能的大??；

（2）小車從斜面上滑下，它的轉化為動能，碰上物體B后，小車的部分轉

移給了物體B,這個能量的轉化轉移過程機械能總量__________；

（3）小車在水平面上推動物體B前進時受到4個力：①重力、②摩擦力、③物體B對小車的壓

力、④水平面對小車的支持力，其中是一對平衡力，方向相同（兩空均填序

號）。拿走物體B,如果小車滑到水平面時，它受的力全部消失，小車將；

（4）下表是一些物體的動能大小，分析表中數據，請你提出一個可以探究的物理問

題：o

物體動能/J物體動能/J

步行的人約30百米跑中的運動員約3x103

行走的牛約160剛射出的步槍子彈約5x103

中速行駛的小汽車約2xl()5高速行駛的小汽車約6xl05

4.（2023?山東濰坊）為探究物體的動能跟哪些因素有關，利用斜槽、鋼球、木塊等器材在同一水

平面上進行探究活動。鋼球從高為場的斜槽上滾下，在水平面上運動，運動的鋼球碰上木塊后，能將

A.鋼球在斜面上的動能

B.鋼球撞擊木塊時的動能

C.木塊被撞擊后的動能

（2）若水平面是光滑的，（選填“能”或“不能”）達到探究目的。

（3）實驗過程中，發(fā)現木塊移動的距離較短而不易進行觀察和比較。對此請你寫出一條改進措

施：o

5.（2023?甘肅蘭州）近年來，渣土車因“多拉快跑”而引發(fā)的交通事故時有發(fā)生，引起了交通管理

部門的高度重視。小彤設計了如圖所示的實驗來模擬汽車超速、超載帶來的危害，通過電磁鐵的控

制，讓質量分別為呵和“（叫＜小2）的小鋼球從圓弧軌道的一定高度（加〈色）由靜止?jié)L下，撞擊水

平面上的紙盒并將紙盒推動一段距離（實驗中的圓弧軌道、水平面和紙盒均不變）。

(1)分析甲、乙兩圖可知，(選填“甲”或“乙”)圖中的小鋼球在剛到達水平面時的速

度更大；

(2)比較甲、乙兩圖可知，在__________一定時，小鋼球的越大，動能越大。

(3)比較兩圖可以模擬汽車超載帶來的危害；

(4)假如你是一名汽車駕駛員，請你從物理學的角度談談在安全行車方面需要注意哪些事

項。

6.(2023?廣西)在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓不同質量的鋼球從斜槽同一高

度由靜止開始滾下，將靜止在水平面上的木塊撞出一段距離，如圖所示：

(1)在鋼球從斜槽滾下的過程中，鋼球的重力勢能轉化為;

(2)實驗表明，鋼球質量越大，將木塊撞得越遠，對木塊做功越,鋼球的動能就

越;

(3)在水平面上，被撞出的木塊由于受到力的作用而停下。假如水平面光滑且足夠長，它

將做勻速直線運動。

7.(2023?湖南郴州)小明通過下面的實驗，研究“動能的大小與物體運動的速度有關”的問題。質

量相同的小球，從斜面上不同高度處自由滾下，小球到達水平面時的速度是的。(選填“相

同”或“不同”)。

n

（i）實驗i將小球從斜面頂端自由滾下（圖甲），觀察到木塊被撞出了一段距離。

（2）實驗2將小球從斜面中間自由滾下（圖甲乙），觀察到木塊被撞出的距離比實驗1的距離_

（選填“短”、“長”或“相等”）由上述實驗現象，我們可以得出結論；同一物體，,動能越

大。

（3）實驗3將小球從一光滑斜槽軌道（042）。點自由滾下（圖丙），依次經過A、B兩點到達

C點（忽略空氣阻力），設A、B兩點的機械能分別為斗和4,則4EB（選填

或。當小球從B點做斜拋運動到達最高點C時，假設小球所受的外力全部消失，則小球

將0

A.沿a軌跡運動B.沿6軌跡運動

C.沿c軌跡運動D.保持靜止

Ab

c

丙

實驗19探究動能大小的影響因素

實驗梳理

E_________________J

實驗：探究動能大小的影響因素

【實驗目的】研究動能的大小跟哪些因素有關

【實驗設計】用如圖所示的裝置探究鋼球的動能與速度及質量的關系。實驗中，通過換用不同質量

的鋼球來改變質量，讓同■鋼球從不同高度處滾下來改變速度。鋼球動能的大小由木塊被推動的距離遠

近來反映(轉換法)，木塊被推動的越遠，說明鋼球的動能越大。

【實驗器材】斜面、滑道、滑塊、質量不同的小球，刻度尺等。

【進行實驗與收集證據】

(1)讓同一鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始滾下，推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的

遠近。

實驗次數鋼球質量鋼球高度鋼球推動木塊的距離

1mh近

2m2h遠

(2)換用質量不同的鋼球，讓它們從斜面的同一高度處由靜止開始釋放，滾下后推動木塊移動，比

較兩次木塊被推動距離的遠近。

且mJCQ2m

2h

實驗次數鋼球質量鋼球高度鋼球推動木塊的距離

1m2h近

22m2h遠

【分析論證】

(1)同一鋼球從不同高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度不同。高度越高，鋼球碰撞木塊時速度越

大，木塊被推得越遠，說明物體的動能與物體的速度有關

(2)不同鋼球從同一高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度相同。質量大的鋼球將木塊推得遠，說明

物體的動能與物體的質量有關。

【實驗結論】

動能與物體的質量和運動速度有關。質量相同的物體，運動的速度越大，動能越大；運動速度相同

的物體，質量越大，動能越大。

考向點撥

________/

《探究動能大小的影響因素》?？紗栴}：

(1)研究方法：

①轉換法的應用：通過木塊被推動距離的多少來反映鋼球動能的大小。

②控制變量法的應用：

a.使同一小車從斜面的不同高度由靜止?jié)L下,如圖甲、乙所示，目的是保持質量相同，探究動能大小與速

度的關系。

b.使質量不同的鋼球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下,如圖甲、乙所示，目的是保持速度相同,探究動能大小

與質量的關系。

(2)研究對象：鋼球(小車)。

(3)實驗結論：動能大小與速度有關，質量一定時，速度越大，動能越大;動能大小與質量有關，

速度一定時，質量越大，動能越大。

(4)使鋼球獲得動能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放(重力勢能轉化為動能)。

(5)將質量不同的鋼球放在斜面上同一高度處靜止釋放的目的：控制鋼球到達斜面底端時具有相

同的初速度。

(6)將質量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的：改變鋼球到達斜面底端時的初速度。

(7)實驗推理：當水平面絕對光滑時，木塊將一直做勻速直線運動(力不是維持物體運動狀態(tài)的

原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因）。

（8）鋼球在水平面上不能立即停下的原因：鋼球具有慣性。

（9）木塊最終停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）。

（10）實驗中能量的轉化：

①小球從斜面上靜止下落，下滑過程中重力勢能轉化為動能和內能；木塊在水平面上運動時動能轉

化為內能。

②鋼球在運動過程中接卸能不守恒，機械能減少量最終轉化為內能。

（11）實驗改進：①木塊被撞后滑出木板的解決辦法：換更長的木板。②木塊質量較大，確保實驗

現象較明顯的方法：增大鋼球滾下的高度。

（12）實驗相關拓展

①每次實驗都要把木塊放在同一位置;

②小車的動能，是指小車撞擊木塊前的瞬間的動能，所以在探究動能與質量關系時，如果木塊不是

放在同一位置，小車運動到木塊前速度可能不相等;

③探究動能與質量的關系時，木塊質量較大，實驗現象不明顯，為確保實驗仍有較明顯的現象，可

采取的措施是（不改變木塊的質量）：增大鋼球下落的高度（或換用質量更大的鋼球）。

④探究動能與質量的關系時，木塊被撞出了水平木板，在不改變木板長度的情況下，可采取的措施

是：減小小車下落的高度（或換用質量更小的小車）。

⑤如果水平面光滑，將無法完成實驗,因木塊被撞擊后將做勻速直線運動。

⑥小車下滑的過程中，小車的重力勢能主要轉化為動能（和少量內能）。水平面上移動最后靜止

下來，是動能（或機械能）轉化為內能。

（13）實驗結論的應用：生活中超載、超速問題（超速：速度大，超載：質量大，則動能大，危

險性大。）

可典例精析）

【典例1]

如圖所示，某實驗小組在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓小球從同一斜面某處由

靜止釋放，撞擊水平面上同一位置上的同一木塊，木塊移動一段距離后停止。

甲乙丙

（1）實驗中，探究的動能是指（填字母）。

A.小球在斜面上的動能B.小球撞擊木塊時的動能C.木塊被小

球撞擊后的動能

（2）實驗中，物體的動能大小通過觀察來判斷。

(3)通過甲、丙兩圖的實驗，可以探究動能大小與的關系，得出的結論

是O

(4)甲、乙兩次實驗中，讓小球從斜面上的不同高度靜止?jié)L下，目的是o

(5)實驗后，同學們聯想到在許多交通事故中，造成安全隱患的因素有汽車的“超載”與“超速”，于

是利用上述器材進行了實驗探究，得到的數據如下表。分析數據可知(選填“超速”或“超

載，，)對汽車動能的影響更大，發(fā)生交通事故時，造成的傷害更嚴重。大家在進行交流時，發(fā)現表格設

計存在問題，請你指出該問題是：?

實驗序小球的質小球自由滾下的高木塊被撞擊后運動的距

號量度離

1301010

2302040

3601020

【答案】(1)B

(2)小球撞擊木塊后，木塊移動的距離

(3)質量物體速度相同時，質量越大，動能越大

(4)使小球到達水平面時的速度不同

(5)超速表格中物理量的數據缺單位

【解析】(1)據題意可知，實驗中通過小球撞擊木塊時對木塊做功的多少來探究小球的動能大

小，即小球撞擊木塊時的動能的大小，故B符合題意，AC不符合題意。

故選B。

(2)實驗中，小球動能的大小是通過小球撞擊木塊后，木塊移動的距離來反映的，木塊移動的距

離越遠，說明小球的動能越大。

(3)[1]⑵比較甲和丙兩組實驗可知，小球滾下的高度相同，到達水平面時的速度相同，小球的質

量不同，質量越大，推動木塊移動的距離越遠，動能越大，可以探究動能大小與質量的關系，故結論

為：物體速度相同時，質量越大，動能越大。

(4)分析甲、乙兩圖可知，小球的質量相同，在斜面上滾下的高度不同，高度越高，到達水平面

時的速度越大，推動木塊移動的距離越遠，動能越大，可以探究動能大小與速度的關系；甲、乙兩次

實驗中，讓小球從斜面上的不同高度靜止?jié)L下，目的是使小球達到水平面時的速度不同。

(5)[1]研究超載隱患時，應控制小球下滑的高度相同而質量不同，由表中實驗數據可知，應選擇

1、3所示實驗進行比較，小球的速度相同，質量為原來的2倍時，木塊移動的距離為原來的二倍；為

了探究“超速”安全隱患，應選擇1、2兩個序號的實驗進行比較，小球的質量相同，小球滾下的高度變

為原來的二倍時，即速度為原來的二倍時，木塊移動的距離為原來的4倍；由表中實驗數據對比可

知，在同等條件下，速度對物體的動能影響更大，當發(fā)生交通事故時，由此造成的危害更嚴重。

[2]在對物理量的數據進行記錄時，數據后面應有對應的單位，表格設計存在的問題是：數據缺物

理量的單位。

【典例2】

小明在探究物體動能的大小與哪些因素有關的實驗中，提出了2個猜想。猜想1：物體動能的大小

與物體的質量有關；猜想2：物體動能的大小與物體的速度有關。

為了驗證猜想，小明設計了如圖所示的實驗。光滑斜軌道與水平直軌道平滑連接，將體積相同、

質量為根和2根的兩個小球分別從斜軌道上高度為2/?、〃處由靜止釋放。3次實驗中，小球進入水平直

軌道推動紙盒一起在水平面上運動了一段距離后停下，分別測出小球與紙盒一起運動的最大距離，由

此判斷出小球撞擊紙盒時的動能大小。

⑴該實驗中，“物體的動能”中“物體”指的是(選填“小球”或“紙盒”)；

(2)圖甲、乙所示的2次實驗中，小球都從相同高度處由靜止釋放，是為了使2次實驗中小球運動

到斜軌道底端時的相同；

(3)對比圖_______和圖丙所示的2次實驗，可以驗證小明的猜想(選填“1”或“2”)是正確

的。

【答案】(1)小球

(2)速度大小

(3)甲2

【解析】(1)實驗中運用轉換法，通過觀察木塊被小球撞擊距離的遠近來表的小球具有動能的大

小，因此“物體的動能”中“物體”指的是小球。

(2)小球都從相同高度處由靜止釋放，小球到達斜面底端的速度相同，因此是為了使2次實驗中

小球運動到斜軌道底端時的速度大小相同。

(3)[1]⑵要探究物體動能的大小與物體速度的關系，需要控制小球的質量相同，小球在斜面下滑

的高度不同，因此選用甲、丙所示的2次實驗，實驗中，當質量相同時，小球的速度越大，木塊被撞

擊的距離越遠，說明小球動能的大小與速度有關，小明的猜想2是正確的。

41對點練習)

【訓練1】

如圖所示是“探究物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓鋼球從斜面上某個高度

由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發(fā)生碰撞，木塊沿水平向右運動直至停止。

(1)實驗中是通過觀察來判斷鋼球的動能大小.用到的實驗方法是.

(2)讓不同鋼球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下，目的是使相同，從而探究鋼球的動能大小與_

的關系。

(3)換用質量相同的鋼球從斜面的不同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與

的關系。

(4)木塊最終會停下來的主要原因是o

(5)如果木塊在運動過程中所受的摩擦力為0,木塊將o

【答案】⑴木塊被推動的距離轉換法

⑵速度質量

⑶速度

(4)受到摩擦力作用

(5)做勻速直線運動

【解析】(1)口］實驗中，通過觀察木塊被鋼球推動的距離來判斷鋼球的動能大小，木塊被

堆動得越遠，表明小球進入水平面時的動能越大。

⑵這里用到的實驗方法是轉換法，即通過觀察一個容易測量的物理量(木塊移動的距

離)來推斷一個不容易直接測量的物理量(鋼球的動能)。

(2)⑴⑵小球滾下時的高度越大，進入水平面時的速度越大，讓不同鋼球從斜面的同一

高度由靜止?jié)L下，目的是使它們到達斜面底部時的速度相同。這樣，就可以探究鋼球的動能

大小與其質量的關系。

(3)換用質量相同的鋼球從斜面的不同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大

小與其速度的關系。因為當鋼球的質量相同時，從斜面的不同高度滾下會導致它們到達斜面

底部時的速度不同。

(4)木塊最終會停下來的主要原因是受到了摩擦力的作用。摩擦力會阻礙木塊的運動，

使其速度逐漸減小直至停止。

(5)如果木塊在運動過程中所受的摩擦力為0,那么根據牛頓第一定律，木塊將保持勻速

直線運動狀態(tài)永遠運動下去。因為此時木塊不再受到任何外力的作用(或所受合外力為

零)，所以它的運動狀態(tài)將不會發(fā)生改變。

【訓練2】

如圖所示，在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓小鋼球從高度為人的同一斜面上由

靜止開始自由滾下，推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下。

實驗次數12345

小球質量m/g1020301010

(選填“高度〃'或“距離S”)的大小來判斷的。

(2)實驗中把質量不同的小鋼球放在斜面同一高度處由靜止開始釋放，是為了控制相

同。

(3)該小組同學記錄的部分實驗數據如表所示：

①分析___________三次實驗數據，可以得出的探究結論是：物體的質量一定時，速度越大，動能

越大。

②分析第1、2、3三次實驗數據，可以得出的探究結論是：當物體的一定時，質量越

大，動能越大。

③請根據表中數據分析：汽車超載10%與超速10%相比，潛在危害較大的是(選填

“超載”或“超速”)。

【答案】(1)重力勢動距離s

(2)小球到達斜面底端的速度

(3)1、4、5速度超速

【解析】(1)口］［2］實驗中，小球從高處滾下，小球的質量不變，高度降低，重力勢能減小，小球

運動速度越來越快，動能增大，故球從斜面上滾下的過程中，小球的重力勢能轉化為動能。

［3］小球達到水平面后，撞擊小木塊，小球動能越大，對小木塊做的功越多，小木塊被推開的距離

就越大，所以小球動能的大小通過小木塊距離s的大小來判斷的。

(2)實驗中把質量不同的小鋼球放在斜面同一高度處由靜止開始釋放，這是為了讓小球在斜面底

端時的速度大小相等，即為了控制小球到達斜面底端的速度相同。

(3)［1］要研究動能與速度的關系，需要保證小球的質量一樣，由表格中的數據可知，第1、4、5

三次實驗數據質量相等，小球釋放的高度不同(小球到達斜面底端的速度不同)，分析這三次實驗數

據可知，物體的質量一定時，速度越大，動能越大。

［2］分析第1、2、3三次實驗數據可知，小球的下落高度相同，即達到斜面底端的速度相同，而小

球的質量不同，通過比較數據可得：物體速度一定時，質量越大，動能越大。

［3］通過實驗結論可知，汽車的速度越大，動能越大；質量越大，動能也越大，但速度和質量增大

相同的幅度，速度增大的小球推動木塊滑行的距離更遠，則可知速度對動能的影響較大，所以汽車超

載10%與超速10%相比，潛在危害較大的是超速。

【訓練3】

如圖所示，在“探究物體的動能大小與哪些因素有關”的實驗中，小球由斜面某位置滾下，撞擊水

平面上的小木塊。

(1)實驗中通過觀察，來判斷小球動能的大??；

(2)讓質量不同的小球A和8。以。陽)，從同一斜面的同一高度由靜止開始滾下，目的是為了使

小球到達水平面的相同；

(3)為了探究動能大小與速度的關系，應選擇兩個圖進行比較，得出的結論

是O

【答案】(1)木塊被推動的距離

(2)速度

(3)甲、丙物體質量相同時，速度越大，動能越大

【解析】(1)根據轉化法，實驗中是通過觀察小木塊被推動的距離的大小，來判斷小球動能的大

小。

(2)高度相同時，小球滑到相同的水平面的速度就會相同，因此讓質量不同的小球A和8從同一

斜面的同一高度由靜止開始滾下，是為了控制小球到達水平面的速度相同。

(3)動能的大小與質量和速度有關，為了探究動能大小與速度的關系應采用控制變量法，控

制質量不變，改變速度，而在甲、丙兩圖中是同一個小球放置在不同的高度，控制了質量一定，改變

了速度，符合要求，根據小木塊被推動的距離，可得出的結論是：物體質量相同時，速度越大，動能

越大。

【訓練4】

小明和小紅在“探究物體的動能與哪些因素有關”的實驗中，讓鋼球從斜面上一定高度的位置滾

下，鋼球在水平面上運動，碰上木塊C并將C推動一段距離，通過推動距離的大小來反映動能的大

小。

(1)實驗中探究的動能是指(填字母)；

A.鋼球撞擊木塊時的動能B.鋼球撞擊木塊后的動能C.木塊被鋼球撞擊后的動能

(2)圖甲、乙為小明兩次實驗的示意圖，鋼球A、B的質量關系為機A＞機B，高度關系為h＞鳳，

距離關系為$A＞SB。他(選填“能”或“不能”)推斷出物體動能與質量的關系；

(3)小紅讓鋼球A分別從同一斜面的不同高度由靜止自由滾下，撞擊木塊，這是為了探究物體動能

與的關系。

【答案】⑴A

⑵不能

⑶速度

【解析】(1)一個物體能量的多少，可由它對外做功的多少來確定，本實驗研究鋼球動能的大小

是通過鋼球撞擊木塊時對木塊做功，通過木塊被推移的距離遠近來反映做功的多少，所以本實驗探究

的是鋼球在撞擊木塊時的動能大小，故A符合題意，BC不符合題意。

故選Ao

(2)在研究物體的動能與物體的質量的關系時，要控制物體運動的速度相同，物體的質量不同，

甲、乙兩次實驗中，鋼球在斜面上的高度不同，從斜面上滾下來碰撞木塊的速度不同，所以不能推斷

出物體動能與質量的關系。

(3)小紅讓鋼球A從同一斜面的不同高度由靜止?jié)L下，鋼球的質量相同，而鋼球的速度不同，則

本次實驗是為了研究物體動能的大小與物體運動的速度大小關系。

【訓練5】

興趣小組的同學認為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關，于是他們進行了如下探究：

甲乙丙

【提出問題】汽車的動能大小跟什么因素有關？

(D【猜想假設】由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟有關；

(2)【進行實驗】他們做了如圖所示的三次實驗：用鐵球模擬汽車，讓鐵球從斜槽的某一高度由靜

止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。該實驗是通過觀察的大小，來說明

鐵球對木塊做功的多少，這種探究問題的方法是(填“控制變量法”或“轉換法”或“歸納法”)；

(3)【分析論證】分析甲、乙兩圖的實驗現象，可以初步得到的結論是：