初中物理機械效率與機械能輔導材料
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研究動能常用的物理研究方法
在研究和解決問題的過程中，不僅需要相應的知識，還要注意運用科學方法。現結合研究動能的實驗談談控制變量法和轉換法的應用。
例題：（2011年泰州）小明猜想：動能的大小可能與物體的質量與物體的速度有關。因此。他設計了如下兩種實驗方案：
A．讓同一輛小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑。與放在水平面上的木塊相碰，比較木塊在水平面上移動的距離（如圖甲所示)
B．讓不同質量的小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，與放在水平面上的木塊相碰。比較木塊在水平面上移動的距離（如圖乙所示）。
上述兩種實驗方案中：
（1）A方案是為了探究動能大小與關系，若木塊被撞后移動的距離越遠。說明小車對木塊的推力越多，小車撞擊木塊時的動能。
（2）小明想用B方案探究動能大小與質量的關系。該方案是否合理？。理由是。
解析：要研究動能的大小與哪些因素有關，首先就要知道怎樣“看出”動能的大小。物體具有動能的大小是無法直接“看出”的。怎么辦呢？我們想到物體具有的能量越多，它能對外做的功也越多，把物體具有能量的大小轉換為它能夠對外做功的大小反應出來。這就用到了轉換法。
怎樣研究物體具有動能的大小與物體的質量和速度的關系？要研究動能跟質量的關系，就要改變質量，同時控制速度不變；要研究動能跟速度的關系，就要改變速度，同時控制質量不變。以上兩個關系研究好了，動能與質量、速度的關系也就出來了。這里就應用了控制變量法。
（1）讓同一輛小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，目的是讓小車進入水平面時有不同的速度，高度越高，速度越大。所以A方案是為了探究動能大小與物體速度的關系。小車撞擊木塊，就給木塊一個作用力，木塊在這個力的作用下移動一段距離，小車就對木塊做了功，這表明小車具有能。木塊被撞后移動的距離越遠，說明小車對木塊的推力做的功越多，也就表明小車撞擊木塊時的動能越大。
（2）讓不同質量的小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，這樣小車的質量不同，進入水平面時的速度也不同，有兩個變量，不符合控制變量法，沒法進行研究。
答案：（1）速度做功越大；（2）不合理沒有控制小車進入水平面時的速度相同（或沒有控制變量）
鏈接：物理學中對于一些看不見、摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。初中物理在研究概念、規律和實驗中多處應用了這種方法。特別是對那些抽象的難以理解的物理知識，這種方法很有效。生活中你也用到過轉換法，只是未注意罷了。空氣是看不見摸不著的，但我們可以根據空氣流動（風）所產生的作用來認識它。如紅旗飄動，樹葉搖晃等。
當要研究的一個物理量與另外幾個物理量都有關系時，為簡化和方便，先研究與其中一個量的關系，而要控制其余幾個量不變。這種研究問題的方法叫控制變量法。若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關，則應只使該因素不同，而其他因素均應相同。控制變量法是中學物理中最常用的方法。
試一試：
題目（2011揚州）下圖是探究“物體動能的大小與哪些因素有關”的裝置．讓同一小車從斜面上不同的高度由靜止開始運動，碰到同一位置的相同木塊上，目的是探究小車動能的大小與的關系；若小車推動木塊移動的距離越大，說明小車對木塊越多，從而判斷小車的動能越（大／小）；若水平面絕對光滑，本實驗將（能／不能）達到探究目的。

參考答案：速度做功大不能
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