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一、实验目的
通过斜面小车撞击木块，探究物体的动能与质量、运动速度的关系，认识控制变量法。
二、实验原理
- 物体由于运动而具有的能叫动能：Eₖ = ½ m v²。质量越大、速度越大，动能越大。
- 小车从斜面高 h 处由静止滑下，到达水平面时的速度 v = √(2gh)（忽略摩擦）。
- 小车撞击木块后，木块被推动的距离 s 反映小车动能大小：动能越大，木块滑得越远。按碰撞模型木块末速 u = m/(m+m木)·v，滑行 s = u²/(2μg)（μ 为木块与桌面摩擦因数，m木=0.10 kg）。
控制变量：① 质量一定，比速度（高度 h）→ s 随 h 增大；② 速度（高度）一定，比质量 → s 随 m 增大。
三、实验器材
带刻度斜面（倾角固定，高度 h 0~40 cm 可调）、小车（质量 100 g / 200 g / 300 g，带轮）、木块（0.10 kg）、水平桌面（带刻度尺）、本互动课件（释放小车、实时显示 v 与木块滑行距离 s）。
四、实验步骤
- ① 选质量一定（如 200 g 小车），改变斜面高度 h（10 / 20 / 30 cm），每次将小车从顶端由静止释放，记录木块滑行距离 s，比较动能与速度的关系。
- ② 选高度一定（如 20 cm），换不同质量小车（100 / 200 / 300 g），释放后记录 s，比较动能与质量的关系。
- ③ 归纳结论，验证 Eₖ = ½mv²。
五、互动模拟
💡 拖动"斜面高度"滑块改变小车到底速度；点选小车质量；点"释放小车"看小车沿斜面加速下滑、在水平面撞开木块，木块滑行距离 s 随动能增大。可对比不同 h、m 下的 s。
h = 20 cm
小车质量 m：
到底速度 v = — m/s
木块被撞速度 u = — m/s
木块滑行距离 s = — cm
动能 Eₖ = ½mv² = — J
| 次数 | 质量 m / g | 高度 h / cm | 到底速度 v / (m·s⁻¹) | 滑行距离 s / cm | 动能 Eₖ / J |
|---|
六、探究结论
- 质量一定时，物体速度越大，动能越大（斜面越高，v=√(2gh) 越大，木块滑得越远）。
- 速度一定时，物体质量越大，动能越大（木块滑得越远）。
- 综合：动能与物体的质量和速度平方成正比，Eₖ = ½mv²。
七、注意事项
- 每次释放小车都要从同一高度由静止开始，且小车前端对准斜面顶端，保证初速度为 0。
- 木块滑行距离应在水平桌面上测量，桌面越光滑摩擦越小，对比越明显。
- 比较动能大小时用控制变量：比速度就保持质量不变，比质量就保持高度不变。