小明在實驗室看到一科學玩具——牛頓擺，如圖1*所示，它由支架、細線和5個完全相同的鋼球組成，每個鋼球透過兩根無...

問題詳情：

小明在實驗室看到一科學玩具——牛頓擺，如圖1*所示，它由支架、細線和5個完全相同的鋼球組成，每個鋼球透過兩根無**細線固定在支架上，並緊挨着排列在同一水平直線上。拉起最左側的鋼球，釋放後，它像單擺一樣向右擺動撞擊相鄰鋼球，僅把最右側的鋼球撞出，其他球幾乎靜止不動。

這引發了小明的思考：爲什麼碰撞後僅有一個球擺動，而其餘球仍然保持靜止？於是他提出問題：被撞而擺動的鋼球數量與哪些因素有關？接着他作出以下猜想：

I．可能與撞擊球撞擊時的速度大小有關

II．可能與撞擊球的數量多少有關

將牛頓擺等效爲單擺模型，如圖1乙所示是一個鋼球撞擊其它鋼球的情形，五個鋼球自左向右標爲A﹣E球。若不考慮能量損失，請回答下列問題：

（1）將A球作爲撞擊球拉至一定的高度（保持細線繃直），釋放後，A球向右擺動過程中，將　   　能轉化爲動能。

（2）探究猜想I時，爲了改變撞擊球撞擊時的速度，你的*作辦法是：　      　。釋放後，當鋼球發生碰撞時，僅有E球被撞出，由此可判斷：被撞而擺動的鋼球數量與撞擊球的速度       （選填：“有關”或“無關”）。

（3）透過上述實驗，小明還是不明白爲什麼僅有一個球被撞出，於是他向老師請教，老師說：牛頓擺的鋼球間發生碰撞時，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，所以最終只有一個鋼球被撞出。根據老師的講解，小明繼續探究猜想II，將A．B兩球作爲撞擊球緊挨着拉起一定高度後同時釋放，A、B球向右擺動並與C球相撞，則此時可觀察到的現象是如圖2中的　   　（選填：“*”、“乙”或“*”）；請閘述你選擇的理由：　         　。

【回答】

（1）重力勢    （2）將A球拉至不同的高度有靜止釋放    無關

（3）乙     撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球

【解答】（1）釋放後，A球向右擺動過程中，高度減小，速度變大，重力勢能轉化爲動能；

（2）探究被撞而擺動的鋼球數量與撞擊球撞擊時的速度大小有關時，需要改變撞擊球的速度的大小，即將A球拉至不同的高度有靜止釋放；

當鋼球發生碰撞時，僅有E球被撞出，這表明被撞而擺動的鋼球數量與撞擊球的速度無關；

（3）將A、B兩球作爲撞擊球緊挨着拉起一定高度後同時釋放，由於在撞擊的過程中，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，所以會有兩個球被*起，故乙正確。

故*爲：（1）重力勢；（2）將A球拉至不同的高度有靜止釋放；無關；（3）乙；撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球。

【分析】（1）根據影響動能和勢能的因素分析；

（2）（3）探究被撞而擺動的鋼球數量與什麼因素有關時，採用的是控制變量法，據此分析。

【點評】此題主要考查的是學生對動能大小影響因素的理解和掌握，同時考查學生對數據的分析和處理、總結歸納結論的能力，注意控制變量法和轉換法在實驗中的運用。

知識點：動能和勢能

題型：實驗,探究題