中考物理高频实验机械能探究.docx
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中考物理高频实验机械能探究
中考物理高频实验：
机械能探究实验
1、实验小组的同学用如图甲所示的装置探究“影响物体动能大小的因素”．将钢球A从某一高度由静止释放，钢球滚到水平面撞击水平木板上的木块B，将木块撞出一段距离．
（1）本实验研究（选填“钢球”、或“木块”）的动能大小，其动能的大小是通过观察
来判断的；
（2）实验中，他们让质量不同的钢球从同一斜面的同一高度滚下，目的是；
实验次数
钢球质量/g
钢球高度/cm
木块滑行距离/cm
1
20
20
30
2
40
20
58
3
60
20
（2）第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3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重的木块；丙同学建议降低钢球的高度。
你认为采用（选填“甲”、“乙”或“丙”）同学的建议最合理；从表中数据可以看出，探究得出的结论是
；
（4）有同学将实验装置改进成图乙所示，设计了以下二个实验方案：
方案一：
用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度，静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击后移动的距离；
方案二：
用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度，静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击后移动的距离；
该同学的两个方案中，能完成某个因素探究的是方案（选填“一”、“二”），另一个方案无法完成的原因是：
。
2、小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：
车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。
为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。
⑴为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：
小宇应先后三次将小球从斜面的__▲_（选填：
“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在__▲_（选填：
“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程。
⑵为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：
小宇应先后三次将小球从斜面上的▲（选填：
“同一”或“不同”）高度处
释放；小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：
运动的物体如果不受阻力作用，物体将▲。
⑶在上述
（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1，小球克服木板的摩擦力做的功为W2，则W1▲（选填：
“大于”、“等于”或“小于”）W2。
⑷为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：
将A、B两个小球先后从
同一装置，高分别为hA、hB的位置滚下（mA＜mB，hA＞hB），推动小木块运动一段距离后静止。
同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：
▲。
3、小明和小华探究物体动能大小与哪些因素有关．
（1）小明的实验装置如图甲所示，实验的研究对象是，他通过观察来比较研究对象的动能的大小．
（2）小明在探究“动能与速度的关系”时，需让同一小车从由静止开始下滑，两次实验操作，第一次木块被撞得远，第二次木块被撞得近．则小车在斜面上两次释放的高h1和h2，木块受到的摩擦力为f1和f2，它们的大小关系是h1h2，f1f2（＞/＜/=）．
甲乙
（3）小华用如图乙装置进行实验．用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s．改变角度θ的大小，让小球从不同高度落下，重复实验．这是探究动能大小与的关系．利用两根细绳悬挂小球，而不是用一根细绳，其好处是便于控制小球的．
4、某同学在探究“物体动能大小与物体速度和质量的关系”实验中，所用的实验装置如图甲所示．A为小球，B为木块．
（1）前两次的实验数据如下表，在第3次实验中，木块移动的距离如图乙所示，a为木块左侧面的初位置，b为木块左侧面的末位置．
根据表格和图中的信
息，将表格中的空白处填写完整．
（2）分析表中的数据可得出的探究结论是______________．
（3）如图在第1次实验中，木块运动到了长木板的末端之外，在不更换实验器材的条件下，解决的办法是_____________________．
（4）该同学如果想探究动能与速度的关系，他应该如何操作：
______________．
（5）如果用圆柱体代替小球做该实验，其好处之一是______________．
5、为探究“物体动能的大小与质量的关系”，小华选用了如下器材：
一个长木板、三个质量不同的实心铁球、一个木块，并将器材按图甲所示组装在水平桌面上．
（1）每次实验时，小华都要将铁球从斜面的同一高度由静止释放，其目的是
．
（2）铁球动能的大小是通过 来间接反映的，再次实验时，小华应将木块放在 （选填“同一”或“不同”）位置．
（3）该实验在操作时很难做到的是 ．
（4）小明对小华的实验方案进行了改进：
不用木块，在木块位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图乙所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥．按照以上改进，小明是准备根据通过 来反映铁球动能的大小．但是小华发现：
继续选用原有器材并不能成功完成探究实验，其原因是 ．
6、小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：
车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。
为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。
（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：
小宇应先后三次将小球从斜面的＿＿＿＿＿（选填：
“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在＿＿＿＿＿（选填：
“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程。
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：
小宇应先后三次将小球从斜面上的＿＿＿＿＿（选填：
“同一”或“不同”）高度处
释放；小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：
运动的物体如果不受阻力作用，物体将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）在上述
（2）的三次实验中，小球受＿＿＿＿＿力的作用（选填“平衡”或“非平衡”）；若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1，小球克服木板的摩擦力做的功为W2，则W1＿＿＿＿＿W2。
（选填：
“大于”、“等于”或“小于”）
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：
将A、B两个小球先后从
同一装置，高分别为hA、hB的位置滚下（mA同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：
＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
7、如图是探究“动能大小与哪些因素有关”的实验装置图．其中，mA=mBhB．
（1）实验中是通过比较来比较动能大小.
（2）动能是指 （填序号）
A.小球在斜面上时的动能
B.小球撞击木块前的动能
C.小球撞击木块后的动能
D.木块的动能
（3）使同一小球从斜面上不同高度自由滚下，是为了研究动能大小与 的关系．
（4）比较图A、B可得结论
（5）甲同学通过比较B、C两图，得出“质量大的物体动能大”，乙认为甲的这一比较过程存在错误，你知道错误的操作是什么吗？
．
（6）若小球静止在斜面（光滑）上时具有的机械能为2J，木块在水平面上滑行了50cm，则水平面对木块的摩擦力约为 N．（撞击时无能量损失）
8、当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律．动能EK的大小与物体质量和速度的具体关系为：
Ek＝
mv2；重力势能Ep的大小与物体的质量和高度的关系为：
Ep＝mgh．
（1）小球甲在真空中自由下落，另一个完全相同的小球乙在阻力很大的液体中匀速下落，它们都由高度为h1处下落到高度为h处，在这两种情况下，_______小球的机械能守恒．
（2）一个物体从高为h的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，
物体滑到斜面底端时的速度v＝_______．
（3）把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个单摆，若摆长为L，小球摆到最高处时，最大偏角为θ，如图所示，不计空气阻力，则当小球运动到最低处时的速度v＝______．
9、李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”．同学们猜想：
弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关．他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙．物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止．请补充完成他们的探究过程：
（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点．测量 BC 之间的距离和 AD 之间的距离，并改变 BC 之间的距离，测多组数据，分析数据得到：
弹簧长度变化量越大，弹性势能越大．
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点．分别测量 AD 之间的距离，改变压缩量，重复试验，分析数据得到：
弹性势能与弹簧粗细有关．
10、小明在老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验（不考虑空气阻力）。
让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方的P点由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。
整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。
（1）小球从a点运动到c点的过程中，小球下落速度的变化情况是______（填字母）。
A.一直变大
B.一直变小
C.先变大后变小
D.先变大后不变
（2）当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为________（选填“va”、“vb”或“0”），此时小球处于________状态（选填“平衡”或“非平衡”）；
（3）已知该橡皮筋每受到0.3N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：
ha=0.4m，hb=0.5m，hc=0.7m。
则实验中所用小球的重力为________N。
11、
（一）探究动能大小与哪些因素有关的实验，所用的实验装置如图所示，A为小球，B为木块。
小敏共做了三次实验，记录的实验数据如下表所示。
次数
小球的
质量m
小球下落
的高度h
小球到达底端的速度v
木块移动的
距离s/cm
小球的
动能Ek
1
大
ho
v0
60.8
大
2
中
ho
v0
48.2
中
3
小
ho
v0
24.5
小
（1）根据表格中的信息，可以得出的探究结论是：
_。
（2）若在刚开始做实验时发现木块运动到了长木板的末端之外。
在不更换实验器材的条件下，解决的办法是：
_。
（3）实验中，小球碰撞木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑动一段距离后停下，设碰撞后木块获得的动能为Eo，木块克服摩擦力所做的功为W，则Eo_W（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
（4）将实验改装成用形状相同的塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度后再放手。
（见右图）两球离开弹簧时的速度_，纸盒被推开的距离_（以上两空均选填“相同”“不相同”）
（二）小静在观看台球比赛时发现：
有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图甲所示．
小静想：
白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？
通过了解和初步实验，小静发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象．为进一步探究，她设计了下述实验方案：
将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示。
释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2．通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断．
请你作答以下问题：
（1）A球从斜面滑下的过程中，_能转化为动能．
（2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了_能．（3）已知重力势能的计算公式为Ep=mgh，动能的计算公式为
．若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式vA=_；若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度vB_vA（选填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）在实际实验中，测出的h2总小于h1，若导致这一现象的原因是轨道不光滑，那么，在阻力不可避免的情况下，你认为小静的设计是否还有价值？
请说出你的理由_
12、小明在实验室看到一科学玩具﹣﹣牛顿摆，如图1甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平直线上。
拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。
这引发了小明的思考：
为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？
于是他提出问题：
被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
接着他作出以下猜想：
I．可能与撞击球撞击时的速度大小有关
II．可能与撞击球的数量多少有关
将牛顿摆等效为单摆模型，如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为A﹣E球。
若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），释放后，A球向右摆动过程中，将 能转化为动能。
（2）探究猜想I时，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是：
。
释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出，由此可判断：
被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度 （选填：
“有关”或“无关”）。
（3）通过上述实验，小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出，于是他向老师请教，老师说：
牛顿摆的钢球间发生碰撞时，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，所以最终只有一个钢球被撞出。
根据老师的讲解，小明继续探究猜想II，将A．B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放，A、B球向右摆动并与C球相撞，则此时可观察到的现象是如图2中的 （选填：
“甲”、“乙”或“丙”）；请阐述你选择的理由：
答案
1、
（1）钢球、木块被撞距离的远近
（2）保证球的初速度相同；
（3）甲、速度一定时质量越大动能越大
（4）一、不能控制质量或速度不变
2、、
（1）不同同一
（2）同一、作匀速直线运动
（3）等于（4）未控制小球质量相同（答到类似意思即可）
3、
（1）小车，木块移动的距离
（2）不同高度h1>h2，f1=f2．
（3）速度撞击方向．
4、
（1）24.5
（2）当物体速度一定时，质量越大，动能就越大
（3）减小小球下落的高度
（4）让同一个小球从斜面的不同高度滚下，比较木块移动的距离 （5）可让木块沿着与木板平行的方向运动
5、
（1）控制小球的速度相同；
（2）木块移动的距离；同一；
（3）铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；
（4）橡皮泥下陷的深度；换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球．
6、
（1）不同 同
一
（2）同一 做匀速直线运
动
（3）非平衡 ＝ （4）没有控制两个小球的质量相等
7、
（1）木块移动的距离
（2）B（3）速度
（4）质量相同时，速度越大，动能越大
（5）未控制速度相同（未从同一高度滑下）（6）4N
8、
（1）甲
（2）
（3）
9、
（1）BC；AD；BC；
（2）AD．
10、
（1）C
（2）0；非平衡
（3）3
11、
（一）
（1）当速度相同时，质量越大，动能越大
（2）小球放低点
（3）=（4）不相同相同
（二）
（1）重力势能
（2）动（3）√2gh1=
（4）有价值，轨道越光滑，h2越接近h1,可推理得到，无阻力时，h2=h1即VB=VA
12、
（1）重力势；
（2）将A球拉至不同的高度由静止释放；无关；（3）乙；撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球
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