力学常考实验分类复习探究动能的大小.docx

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力学常考实验分类复习探究动能的大小

力学常考实验分类复习——探究物体的动能大小

1．（2016·柳州卷）如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？

”实验的示意图．小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下．下面的一些判断正确的是（　　）

A．从a到b，小球的势能不变，动能增大

B．从b到c，小球的势能增大，动能增大

C．到达c处，小球的势能最小，动能最大

D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大

【答案】C

【解析】

由题意可知，从a﹣b﹣c，小球的质量不变，高度减小，重力势能减小；从c﹣d，小球质量不变，高度不变，重力势能不变；从a﹣b﹣c，小球的质量不变，速度增大，动能增大；从c﹣d，小球质量不变，小球撞击木块后，速度不断减小，动能不断减小，到d点停止，速度为零，动能为零；故应选C。

【考点定位】机械能转化

2．（2016·娄底卷）小明想利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置和器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究“影响重力势能大小的因素”．请你帮助完成如下实验方案：

（1）实验中小球重力势能的大小可通过观察　　的大小来判断．

（2）实验中小明进行了如图中4步操作，由　　（填序号）图可探究重力势能的大小与物质的高度有关．

（3）通过比较分析可以得出的结论是重力势能的大小与物体的质量和高度有关．

（4）实验时若木块与水平面间无摩擦则不能得出结论，原因是　　．

【答案】

（1）木块被推出的距离；

（2）甲；（4）小球和木块将做匀速直线运动，不能达到探究的目的

【解析】

【考点定位】影响动能大小的因素

3.（2017·湖北武汉）如图所示，让钢球从斜槽上由静止滚下，钢球运动到水平面上碰到静止的木块后，能将木块撞出一段距离．下列说法中正确的是（不计空气阻力）（　　）．

A.钢球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性

B.木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多

C.钢球在斜槽上向下滚动时，它的机械能越来越大

D.木块被撞出一段距离，说明物体的运动需要力来维持

B　解析：

本题综合考查机械能、运动和力．钢球从斜槽上滚下是因为受到重力的作用，不是因为惯性，A项错误；木块移动，是因为钢球对它做功，移动越远，说明钢球做的功越多，所以B项正确；钢球在斜槽上滚动时，只受到重力和斜槽的支持力、摩擦力，总的机械能因为克服摩擦力做功，会有所减少，并不能增加，C项错误；木块被撞出一段距离，说明力能改变物体的运动状态，不能说明物体的运动需要力来维持，D项错误．

4.（2017·江苏无锡）用如图所示的装置研究动能大小与速度的关系时，应让同一小车从斜面的________高度处从静止滑下，小车撞击木块的过程中，对木块________（填“做功”或“不做功”）．

不同　做功

5.（2017·江苏宿迁）在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图a、b、c所示，让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位

置为木块滑动一段距离后停止的位置．

（1）小球动能是由________（填某种能量）转化来的．

（2）实验中通过________反映小球动能的大小．

（3）比较________两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系．

（4）比较a、b两图进行的实验，可以得到小球的动能随质量增大而________．

（1）重力势能　

（2）木块滑动的距离　（3）ac　（4）增大

解析：

本题考查探究动能大小的影响因素．

（1）小球动能是由重力势能转化来的；

（2）实验中通过木块滑动的距离反映小球动能的大小；（3）要探究动能与速度的关系，需保持小球的质量不变，让同一小球从斜面不同高度自由滚下，可知应比较a、c两图的实验；（4）比较a、b两图的实验可得：

小球的动能随质量的增大而增大．

6.（2017·江苏泰州）如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上同一木块．

（1）本实验探究的是________（填

“木块”“小车”或“斜面”）的动能与________的关系，实验中是通过观察________来比较动能大小的．

（2）第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块________．

（3）若操作正确，第二次实验木块最终的位置如图乙所示，则此实验的结论是：

________.

（1）小车　速度　木块在水平面上运动的距离　

（2）放到原来的位置　（3）质量相同时，速度越大，动能越大

解析：

本题考查探究动能大小的影响因素．让小车从同一斜面不同高度滑下，到达水平面的速度不同，通过观察木块在水平面运动的距离，从而判断小车具有的动能大小；研究对象为小车，研究小车的动能与速度的关系，得出的结论是物体质量相同时，速度越大，动能越大．

7.（2017·山东聊城）如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下，撞到同一木块上．实验中，通过观察________来判断钢球动能的大小；本实验用到的科学研究方法是________（说出一种即可）．

木块B被撞的距离　控制变量法（或转换法）

8.（2017·北京）在探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”的实验中，需要控制物体的速度大小相等．为了控制物体的速度大小相等，小华选用了体积相等、质量不等的金属球A和B，利用如图所示的带滑槽的轨道进行实验．小华认为：

如果A、B两球先后从轨道上同一高度处由静止开始释放，则A、B两球到达轨道零刻度线处的速度大小相等.小刚对小华的观点提出了质疑．请你根据实验需要，添加适当的器材，设计实验检验小华的观点是否正确．请你写出检验的实验步骤．

将两个完全相同的带有滑槽的轨道并排放在水平桌面上，使两端对齐，将A、B两个金属球分别放置在两个轨道的最高点，从静止开始同时释放，观察两球是否一直并排滚动，直到轨道零刻度线处．

解析：

本实验探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”，实验中除了物体的质量不同，其他的因素应该全部控制相同，即控制相同的轨道，在轨道的同一高度，开始下落的速度等相同．通过观察两球是否一直并排滚动，直到轨道零刻度线处，来验证两球到达轨道零刻度线处的速度大小是否相等．

9.（2018包头）在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是__________________________________________。

（2）从上表数据可以看出，实验中控制了_________相同，从而探究动能与________的关系。

（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做________J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用________同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象可得出结论：

____________________________________________。

【答案】让钢球从高处摆下速度质量0.06甲速度一定时，质量越大，动能越大

【解析】

（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是让钢球从高处摆下。

实质是重力势能转化为动能的过程。

（2）从上表数据可以看出，钢球每次的下摆高度都相同，球的质量不同，这样当球每次接触木块时的速度都相同，即实验中控制了速度相同，从而探究动能与质量的关系。

（3）第1次实验时若不考虑能量损失，球下摆时重力做功，所以钢球对木块最多可做的功为：

；

第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验；

甲同学建议换用同样较长的木板，这样可以通过木块的移动距离比较动能的大小，是正确的；

乙同学建议换一个较大的木块，这样不符合控制变量法的思想，即木块变大后，因为质量和摩擦力都会变化，所以不能通过比较运动距离而得出动能的大小，故乙同学建议不正确；

丙同学建议降低钢球下摆的高度，这样也不符合控制变量的思想，因为高度降低后，球碰撞木块时的速度就不一样了，不能完成实验，故丙同学建议也不正确；

所以应当采用甲同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象分析，速度相同时，质量越大，木块滑动的距离越远，即动能做功越多，所以可得出结论：

速度一定时，质量越大，动能越大。

点睛：

注意第二问中控制的变量是速度，此空很容易填写为高度，要从影响动能大小的因素考虑，即质量和速度影响动能的大小，所以表格中高度相同实质还是为了保证速度相同，认真体会实验中控制变量法的应用。

10.（2018贵州省遵义市）在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让小球由静止开始沿斜面向下运动去撞击水平面上的木块，实验步骤如图甲、乙、丙所示。

（1）实验中，木块运动的距离越远，说明刚要撞击木块时小球具有的动能越。

（2）通过比较甲、乙两次实验可得，动能大小与有关。

【答案】

（1）大

（2）速度

【解析】

（1）本实验通过观察小球撞击木块后木块在水平面上运动的距离反映小球的动能大小，木块运动的距离越远，说明小球的动能越大；

（2）甲、乙两图种钢球质量不变，由静止释放的高度不同，说明小球开始撞击木块时的速度不同，而观察到木块在水平面运动的距离也不同，由此说明动能的大小与速度有关.

11.（2018湖北省荆州市）为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验.图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景.

（1）若要探究动能大小与速度的关系，应选择图______（选填“甲”、“乙”）进行实验.木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力（选填“变大”、“变小”或“不变”），克服摩擦力做功的功率（选填“变大”、“变小”或“不变”）.

（2）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？

，原因是.

【答案】

（1）乙；不变；变小；

（2）不能；在光滑水平面上，木块不能停下来，也就无从比较小球动能的大小了。

【解析】本题考查动能大小决定因素的探究。

（1）本实验需要采用控制变量法，要探究动能大小与速度的关系，则需要控制小球质量相同，从不同高度滑下，所以应选择图乙进行实验。

木块在水平面上滑动时，对水平面的压力不变，接触面情况不变，所以摩擦力大小不变，但木块的运动速度越来越小，所以克服摩擦力做功的功率变小。

（2）如果实验装置中的水平面绝对光滑，将不能得出结论，因为在光滑水平面上，木块不能停下来，也就无从比较小球动能的大小了。

12.（2018辽宁省辽阳市）在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中，小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒，完成以下实验。

（1）通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被撞的远近，可以得出结论：

质量相同时，物体的

越大，动能越大。

对比甲、乙两次实验还可以得出：

质量相同时，物体位置越高，重力势能。

在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力（选填“相同”或“不同”）。

（2）如果做乙图实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏，需改进乙图实验，再与甲图实验对比。

在不改变木板长度的情况下，应采取以下方法（填写正确选项前的字母）。

A换用质量更小的钢球

B给水平木板铺上毛巾

C适当降低钢球的高度

D换用一个较重的硬纸盒

（3）若要探究影响动能大小的另一因素，具体的操作方法是：

选择两个不同的钢球，从同一斜面相同高度由静止滑下。

（4）小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码，设计了如图丙所示实验，探究影响滑动摩擦力大小的因素，通过比较甲、丙两次实验可得出：

滑动摩擦力与有关。

【答案】

（1）速度越大相同

（2）C（3）质量（4）压力大小

【解析】

（1）甲、乙两次实验，小球质量相同，从斜面上下滑的高度不同，所以到达水平轨道时的速度不同，硬纸盒被推动的距离也不同，可得结论：

质量相同时，物体的速度越大动能越大；质量相同时，物体的位置越高，重力势能越大；甲、乙两次实验中，硬纸盒对水平面的压力等于其重力，大小不变，接触面的粗糙程度也相同，所以两次所受摩擦力相同；

（2）在探究动能大小与速度的关系时，应保持质量不变，所以不能换用质量更小的钢球，故A错误；给水平木板铺上毛巾，可以增大硬纸盒受到的滑动摩擦力，减小硬纸盒移动的距离，但由于纸盒两次受到的滑动摩擦力不同，无法直观地比较动能的大小，故B错误；适当降低钢球的高度，可减小钢球到达水平面的速度，从而减小其动能，可使纸盒在水平面上移动的距离减小，故C正确；换用一个较重的硬纸盒，无法比较两次实验中动能的大小，故D错误；（3）物体的动能只与物体的质量和运动的速度有关，若要探究动能与质量的关系，应选择两个质量不同的小球，从同一斜面的相同高度自由滑下；（4）比较甲、丙两次实验，小球的质量和速度相同，纸盒与水平面的接触面相同，但纸盒对水平面的压力大小不同，所以运动的距离也不同，可得结论：

滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。

13.（2018江苏泰州）某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。

（1）小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图（a）。

①将小车从同一位置处释放，目的是为了控制小车到达水平面的相同。

②通过比较来比较小车动能大小。

根据实验得出结论：

动能大小与质量大小有关。

（2）小红改变实验方案：

让同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上的木块，如图（b）。

发现：

木块滑行的距离不一样远。

根据这一现象，能做出以下哪个判断？

。

A．动能大小与质量无关，一定还与其他因素有关

B．动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关

C．不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关

【思路分析】

（1）要探究动能大小与质量的关系，需控制速度相同。

则让质量不同的小车从同一高度滚下；通过对木块推出距离的多少可看出小球动能的大小；

（2）同一小车保证了质量相同，从斜面的不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，木块被撞后移动的距离越远，推力做功越多，就可以说明木块的动能越大，从而得出质量相同时，速度越大的物体动能越大。

动能的大小与物体的质量和速度有关。

【解题过程】解：

（1）要探究动能大小与质量的关系，需控制速度相同，为了使小车在水平面运动时的起始速度相等，需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静止滑下；通过木块被推出距离的多少可看出小车动能的大小；

（2）同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，那么小车到达水平面时的速度就不同，小车推动木块做功，运动距离越远，做功越多，动能越大，小车质量一定，不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关；故选C。

故答案为：

（1）速度；木块被推出的远近；

（2）C。

14.（2018安徽）图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。

（1）实验原理：

①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。

起点位置越高，该速度越_______。

②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越________。

（2）实验现象：

①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。

在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越________。

木块运动的距离越长。

②同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_________，木块运动的距离越长。

【答案】

（1）大

（2）大（3）高（4）大

【思路分析】

（1）①整个过程中重力势能转化为动能，机械能守恒。

动能与速度和质量有关，质量不变时，当动能越大，速度就越大；②物体做功的过程就是能的转化过程，物体对外做功越多，所具有的能量越大；

（2）影响动能大小的因素有质量和速度，质量越大，速度越大，物体所具有的动能越大。

【解析】

（1）①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；

②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；

（2）①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。

15.（2018四川省攀枝花市）小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和M（M的质量大于m），分别不从同的高度h和H（H＞h）静止开始放下，观察木块B被撞击后移动的距离。

实验过程如图所示。

（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将（选填“能”或“不能”）达到探究目的。

（2）由甲、乙图可得实验结论：

物体的动能大小与有关。

（3）小明根据甲、丙两图得出论：

物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？

（选填“正确”或“错误”），理由是：

。

【答案】

（1）转化法；不能；

（2）速度；（3）不正确；没有控制撞击木块前的速度相同。

【解析】

（1）比较木块移动的距离是为了比较钢球具有动能的大小，物理学称这种实验方法为转换法；木块因受到摩擦力，最终静止，若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小车和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到比较距离来比较动能的目的了；

（2）比较甲乙两图知，同一钢球的质量相同，钢球放置位置越高，滑到水平面的速度越大，将木块撞击的更远，这表明物体的动能大小与速度有关；（3）由于甲、丙两图中钢球的质量不等，释放的高度不同，因而没有控制撞击木块前的速度相同，所以她的看法不正确。