第十一章 机械功与机械能 思维方法专题一-【教材解读】2023秋九年级上册初三物理（沪粤版)

物理　九年级　上册 ４０　 思维方法专题 专题一　转换法和控制变量法在探究动能和 重力势能大小与哪些因素有关时的应用 "?A (１)转换法 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 接测量的方法.例如在探究动能大小与 哪些因素有关时,通过纸盒或木块被碰 后的滑动距离来反映小球的动能大小; 在探究重力势能大小与哪些因素有关 时,通过小木桩被打入沙中的深度来反 映重物重力势能的大小. (２)控制变量法 当研究某一个物理量与多个因素之间的 关系时,先使一个因素变化而控制其他 因素不变,从而探究出此物理量与所有 因素之间的关系.例如在探究动能大小 与哪些因素有关时,控制小球的速度(或 质量)不变,探究小球的质量(或速度)对 动能的影响;在探究重力势能大小与哪 些因素有关时,控制重物的质量(或高 度)不变,探究重物的高度(或质量)对重 力势能的影响. M 【例】(天津)兴趣小组的同学认为车祸的 危害程度与汽车的动能大小有关,于 是他们进行了如下探究: 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因 素有关? 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜 想:汽车的动能可能跟　　　　有关; 由“安全驾驶莫超载”可猜想:汽车的 动能可能跟　　　　有关. 【进行实验】他们做了如图所示的三次 实验:用金属球模拟汽车,让金属球从 斜槽的某一高度由静止开始滚下,碰 到水平面上的物块,将物块撞出一段 距离. 物块被撞击得越远,说明金属球到达 水平面时的动能就越　　　　; 甲 乙 丙 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现 象,可以初步得到结论:　 　 　 　 　 　　; 【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所 得到的结论,可以解释汽车　　　　 (选填“超载”或“超速”)行驶时危险性 大的原因. 思路分析 本题结合生活中汽车车祸的危 害,让学生探究物体动能大小的影响 因素,体现了物理观念、探究能力的落 实和控制变量法、转换法的应用.“十 第十一章　机械功与机械能 ４１　 次车祸九次快”是速度大容易出车祸, 所以 汽 车 的 动 能 可 能 跟 速 度 有 关. “安全驾驶莫超载”是质量大容易出车 祸,所以汽车的动能可能跟质量有关. 物块被撞得越远,说明金属球对物块 做的功越多,金属球到达水平面时的 动能就越大.分析甲、丙两图的实验 现象,质量一样,金属球位置越高,到 达水平面时的速度越大,物块运动越 远,结论:质量相同时,物体的速度越 大,动能越大.分析甲、乙两图的实验 现象,高度一样,金属球质量越大,物 块运动越远,说明速度一样时,物体质 量越大,动能越大,故可以解释汽车超 载行驶时危险性大的原因. 答案 速度　质量　大　物体质量相同 时,速度越大,动能越大　超载 　下图是探究影响重力势能大小因素的 实验过程示意图.容器中装有沙子、 小方桌,A 和B 为实心物块,A 的质量 比B 的小. (１)由　　　　两图可探究重力势能 的大小与质量的关系,结论:当物体 　　　　一定时,质量越大,重力势能 越大. (２)由甲、丙两图　　　　(选填“能” 或“不能”)探究重力势能的大小与高 度的关系,理由是 　. (３)本实验是通过观察　　　　　　 　　　　来判断重力势能大小的,利 用此实验装置还可探究 　. 本书习题参考答案 以它也具有能，B错误」 (2)小球与木块将会一直运动下去 2.C解析：忽略直升机燃油的变化，其质量不变. (3)乙相同 “匀逸”说明速度不变，“下降”说明高度减小，故直 (4)甲不同 升机的动能不变，重力势能减小。C正确。 (5)重力势能的大小与物体的质量和高度有关 3D解析：卫星在太空运行的过程中没有阻力作 解析：(1)在该实验中我们用到了转换的方法，将 用，没有能量损失，机械能是守恒的，A、B错误 小球重力势能的大小转换为其对木块做功的多 卫星在运行过程中质量不变，在近地，点时与地 少，即小球推动木块越远，其对木块所做的功就越 球的相对距离最小，速度最大，故在近地点的势 多，小球具有的重力势能就越大：反之就越小。 能最小，动能最大：卫星在远地，点时与地球的相 (2)若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小球 对距离最大，速度最小，故在远地，点的势能最 和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远 大，动能最小。卫星由远地点向近地点运动时， 近之分，就不能达到通过比较距离来比较重力势 动能增大，势能减小，势能转化为动能。故C错 能的目的了。(3)为了探究重力势能与质量的关 误，D正确。 系，实验中应采用质量不同的小球从同一高度由 4.C解析：重力做的功W=Gh,所以重力做功相 静止滚下，所以应选择图乙所示装置进行实验。 同，重力势能变化量相同，故A错误：在食用油中 (4)若要探究物体重力势能大小