初中物理力学实验专题探究动能重力势能的大小与哪些因素有关.docx

1、初中物理力学实验专题探究动能重力势能的大小与哪些因素有关初中物理力学实验专题探究动能（重力势能）的大小与哪些因素有关学校:_姓名：_班级：_考号：_一、实验题1 （1）小强在“探究影响动能大小的因素”实验时，用质量分别为m、2m的两个钢球做了如图所示的实验，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。让不同钢球从斜面的同一高度由静止滚下是为了_；比较甲、丙两图进行的实验，可得出结论_；同桌小红根据乙、丙两图得出结论，物体的动能大小与质量有关，她的看法_（选填“正确”或“错误”）。（2）周末，小强和小红在小强家玩魔方，在洗魔方时，发现魔方漂浮在水面上他们突发奇想，能不能利用浮力测出魔方的平均密度。经

2、过讨论，他们用透明玻璃水杯盛适量的水，再找来一个三角板，仅用两个测量步骤，再代入表达式中计算，很轻易地完成了实验。聪明的你，请帮他们。（3）写出测量步骤（用符号表示测得的物理量），（4）用测得的物理量符号和已知的物理量符号写出测魔方密度的最后计算表达式：步骤一：_；步骤二：_；密度的最后计算表达式_。2如图是“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验示意图。该实验中，所探究的“动能”是指物体_（选填“A”或“B”）的动能，要用该实验装置探究物体动能大小与速度的关系，具体操作方法是：_。3某实验小组利用“模拟打桩”探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体质量m1 = m2 h）由静止开始滚下，观

3、察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示（1）该实验中物体的动能是指_（选填“钢球”或“木块”）的动能。（2）比较_两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系。（3）图乙和图丙换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是控制_相同，探究钢球的动能大小与_的关系。（4）选择甲、乙两次实验进行比较，可以研究_（选填“超载”或“超速”）带来的危害。10利用如图所示的装置来验证影响物体动能大小的因素。甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从A、B两处由静止滚下，钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景。（1）纸盒被推动得越远，小球对纸盒_越多，表明小球的动能越大； （2）若做乙图实

4、验时，纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止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，应采用以下_方法（填字母）；A换用质量更小的小球 B给水平木板铺上毛巾C适当降低小球的高度 D换用一个较重的硬纸盒（3）甲、乙两图实验验证的是动能与_的关系。若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加一个器材是_。11如图，用小球和木块来做探究动能大小与哪些因素有关的实验。（1）实验中是通过比较_来比较动能大小，这种研究方法是_。（2）比较图A、B是为了研究动能大小与_的关系。你得出的结论是_。（3）若在研究动能与质量的关系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，

5、解决的办法是：_。12如图所示是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，其中甲、乙两次实验将同一个铁球放在同一斜面的不同高度。（1）甲、乙两次实验是探究铁球的动能大小与_的关系；（2）甲、乙两次实验可以初步得出结论：质量一定时，速度越大，_越大；（3）若想使实验效果更为明显，应使用质量较_（选填“大”或“小”）的木块。13如图所示，在“探究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一斜面的hA、hB、hC高处滚下（mAmBmC，hAhChB）推动纸盒运动一段距离后静止。（1）实验中让小球从斜面上自由滚下，此时小球的_能转化为_能，如果斜面光滑，则小球的机械能_（填“守

6、恒”或“不守恒”）；（2）研究动能与质量的关系，应选择_（填“甲”、“乙”、“丙”）两图来进行实验；研究动能与速度的关系，则选择_（填“甲”、“乙”、“丙”）两图来进行实验；（3）若水平面光滑，本实验将_（填“能”或“不能”）达到探究目的。14在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的实验，让小车从同一斜面上某处由静止释放，撞击同一纸盒，小车推动纸盒在粗糙程度相同的水平面上运动一段距离后停止。（1）甲、乙两次实验时，让小车从同一斜面、同一高度由静止释放，是为了_。下列实验也采用这种研究方法的是_；A探究平面镜成像规律时，用另一支相同的蜡烛来确定像的位置和比

7、较像的大小B探究电流跟电压关系时，保持电阻不变，探究通过导体的电流与导体两端电压的关系C研究简单电路中的电流时，将水流和电流类比D探究阻力对物体运动的影响时，推理得出物体不受阻力时的情况（2）由甲、丙两次实验得出的结论是：_。（3）小红认为在研究动能跟速度关系时，在甲实验的基础上让纸盒留在离斜面稍远处，如图丁，将小车仍然从斜面的同一高度处由静止释放，撞击纸盒后继续移动s4，比较s1和s4也可以得出结论，理由是：_。15小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（Hh）由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实

8、验过程如图所示。 （1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是_（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、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与_有关；（3）小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的看法是否正确？_（选填“正确”或“错误” ），理由是：_；（4）钢球沿斜面滚下过程中，动能_；（选填“增大”、“减小”或“不变”）（5）另一同学用图丁、戊所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距

9、离来判断小球动能的大小，这种方法是_（选填“正确的”或“错误的”）。16如图为小明探究“重力势能大小影响因素”的实验装置，重物质量关系为m1m2m3。实验步骤具体操作实验现象（1）让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度判断_（选填“小桌”或“重物”）的重力势能大小；（2）根据_两个实验步骤，可判断重力势能的大小和重物质量的关系；（3）小明认为由实验步骤A和B，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，该观点_（选填“正确”或“错误”），理由是_。17如图所示，将一根细线上端固定，下端系上一小铁球，该装置便是“单摆”，实验小组的同学用该“单摆”探究“物体动能的大小与质量和

10、速度的关系”，将铁球从某一高度由静止释放，铁球摆到竖直位置时，撞击水平面的木块，将木块撞出一段距离。（1）本实验使铁球获得动能的操作方法是_，铁球动能的大小是通过观察_来判断的；（2）如图甲、乙所示，将质量为m1、m2的小球分别移动到与竖直方向成1角时放手，m2m1，两个小球运动到B点时速度相同，此时撞击放在水平面上的同一木块，木块被撞后在水平方向移动的距离如图所示。则单摆的运动速度与铁球的_无关，由甲、乙两图可知，物体的质量越大，_越大；（3）如图丙所示，将质量为m2的铁球移动到与竖直方向成2角时放手，21，铁球运动到B点时撞击同一木块，比较_两图可知，物体的_越大，动能越大。18如图甲所示

11、，是探究小球的重力势能大小与哪些因素有关的实验装置。其中AB是四分之一光滑图弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放。小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来。小球可认为是光滑的。如图乙所示。是实验过程中的三个步骤，其中小球质量m1m2=m3，小球由静止释放的位置距水平面的高度h1=h2h3。（1）小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的 _；（2）通过观察 _来比较小球的重力势能的大小；（3）步骤一、步骤二中让不同小球从距水平面相同高度h处由静止释放的目的是 _。这样是为了探

12、究小球的重力势能大小与 _关系。参考答案：1 使小球到水平面初速度相同 速度相同时，质量越大，动能越大 错误 见解析 见解析 【解析】【详解】（1）1实验中让不同质量的两个钢球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时的速度相同。2根据甲、乙可知，钢球的质量相同，滚下的高度不同，高度越高，钢球到达水平面的速度越大，撞击木块移动的距离越远，动能越大，故结论为：在质量相同时，速度越大，动能越大。3对比乙、丙两图可知，钢球的质量不同，滚下的高度不同，到达水平面的速度不同，所以无法探究物体的动能大小与质量的关系，故小红的看法是错误的。（2）4用三角板测出魔方的边长L，则魔方的体积V=L3，魔方底面积S=

13、L2。5把魔方轻轻地放入水中，用三角板测出魔方露出水面的边长L1。 6 魔方排开水的体积则魔方受到的浮力由于魔方漂浮，浮力等于重力，则联立两式得整理得2 A 见解析【解析】【详解】12实验中采用转换法，将动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，而探究的“动能”是指物体A的动能；实验中采用控制变量法，要用该实验装置探究物体动能大小与速度的关系，应使物体A从斜面上不同高度静止滚下，观察物体B被撞击后移动的距离。3 动 木桩下陷的深度 m2 质量 重力势能与物体的高度有关 重力势【解析】【详解】（1）123物体下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能转化为动能，实验中采用转换法，可以通过木桩下陷的深

14、度比较重力势能的大小，由图可知图乙木桩下陷的深度最大，说明物体m2释放前的重力势能最大。（2）4根据控制变量法思想，比较下落高度相同的图甲和图丙，可探究重力势能与质量的关系。（3）56根据控制变量法思想，比较质量相同但高度不同的图甲和图乙，可初步得到的结论是重力势能与物体的高度有关；因为高空的物体具有很大的重力势能，所以高空抛物是一种很不文明的行为，会带来很大的危害。4 小木块移动的距离 丙 甲 乙【解析】【详解】（1）1实验中通过比较滚下的小球撞击木块移动的距离，来比较小球动能的大小。在同样的平面上木块被撞得越远，小球的动能就越大；这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；（2）2超载存在安全

15、隐患是因为汽车的速度一定时，质量越大动能越大。选择到达水平面的速度相等，质量不同的A、C小球进行实验，即甲、丙两图符合题意；（3）34超速存在安全隐患是因为汽车的质量一定，速度越大，动能越大。选择质量相等到达水平面速度不同的AB小球，即甲、乙两图符合题意。5 质量 多 运动的距离就越远【解析】【详解】（1）12物体的动能大小与物体的质量和速度有关，研究动能与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变。为探究小车动能与速度的关系，要控制质量大小不变，改变小车的速度，故应从斜面的不同高度由静止使小车自由下滑，应选用场景和进行实验。3场景和进实验中，小车从斜面的相同高度由静止自由下滑，到达水平面的

16、速度相同，而小车的质量不同，故可探究小车动能与质量的关系。（2）45根据转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击后移动的距离来比较小车到达水平面时动能的大小。小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越多，木块被碰撞后在木板上运动的距离就越远。6 小球 重力势 高度 速度 越大 控制变量法【解析】【分析】【详解】（1）1该实验的研究对象是小球，小球的动能大小不同，推动木块做功使木块移动的距离就不同，通过木块移动的距离来反映小球的动能大小。2小球静止在斜面上时具有重力势能，当小球由静止滚下时，所处的高度减小、速度增大，则小球的重力势能在减小，动能在增大，即重力势能转化为动能。（2）345比较a、b

17、两图可知，小球所处的高度相同，让小球从相同的高度滑下，可以保证小球刚滑到斜面底端时，具有相同的速度；比较小球推动木块移动的距离可知，质量为2m的小球推动木块做功更多，说明速度相同时，物体的质量越大，其动能越大。（3）6影响动能大小的因素有质量和速度两个因素，因此在该探究实验中用到的实验方法主要是控制变量法。7 质量 速度 做功 大 不能【解析】【详解】（1）1由于用的是质量不同的钢球，起始点的高度相同，说明它们达到斜面底端的速度相同，由控制变量法的思路可知，研究的是动能大小与质量的关系。（2）2起始点的高度是用来体现它们的速度，高度相同即速度相同；让不同的钢球从同一高度滚下是为了控制小球到达斜

18、面底端时的速度相同。（3）34由题意可知，实验是通过观察木块被撞击后运动距离的大小来间接判断物体动能的大小，木块被撞的越远，钢球对木块做功越多，表示钢球的动能越大。5若水平面绝对光滑，钢球在水平方向上不受力的作用，从斜面滑下时，钢球具有速度，所以在水平面上做匀速直线运动，本实验将不能达到探究目的。8 木块移动的距离 不能 乙 相同 甲 不同【解析】【详解】（1）1实验中采用转换法，将不易测量的动能转化为木块移动的距离，即通过观察木块移动的距离的大小，来判断小球动能的大小。（2）2本实验中若水平面绝对光滑，根据牛顿第二定律，小球与木块碰撞后将永远运动下去，则不能得出结论。（3）34根据控制变量法

19、，实验中为了要探究动能与物体的质量的关系要选用上述小球质量不同但初始位置相同的乙图，具体的操作方法是让小球从相同的高度由静止滚下。56要探究动能与物体的速度的关系要选用上述质量相同但初始位置不同的甲图，具体的操作方法是让小球甲从不同的高度由静止滚下。9 钢球 甲、乙 速度 质量 超速【解析】【详解】（1）1该实验中所探究物体的动能是指钢球的动能，该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞距离的远近来反映的，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能就越大，这里采用了转换法。（2）2探究小球的动能与速度的关系时，需要控制小球的质量相同，速度不同，即让质量相同的小球从斜面的不同高度由静止滑下，

20、钢球到达斜面底端时速度不同，故需要对比甲、乙两次实验。（3）34换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，由于高度相同，则到达水平面的速度是相同的，所以目的是控制速度相同，由于质量是不同的，所以探究钢球的动能大小与钢球质量的关系。（4）5选择甲、乙两次实验进行比较，质量相同的钢球到达水平面时的速度不同，可以研究超速带来的危害，一旦发生事故，速度越大，危害越大。10 做功 C 速度 质量不同的小球【解析】【详解】（1）1实验中通过纸盒被球推动后移动的距离来比较动能的大小，由甲乙两图可知，B球在斜面上所处位置高，滚到水平面上时的速度大，B球推动纸盒移动的距离更远，说明B球的速度大，对纸盒做

21、功多，动能大。（2）2A换用质量更小的小球，不能与甲中的小球控制相同的质量，故A不符合题意；B给水平木板铺上毛巾，不能与甲中的木板控制相同的接触面，故B不符合题意；C适当降低小球的高度，小球的动能减小，撞击纸盒后前进的距离变小，纸盒就不会滑出木板掉落，故C符合题意；D换用一个较重的硬纸盒，因为和甲的纸盒不同，无法通过推动纸盒的距离来判断动能的大小，故D不符合题意。故选C。（3）34甲、乙两图让同一小球从不同高度滚下，是为了使小球到达水平面时具有不同的初速度，故是为了验证动能与速度的关系；若要验证动能大小与质量的关系，需要添加的一个器材是质量不同的小球。11 木块移动的距离 转换法 速度 当质量

22、相同时，速度越大，物体的动能越大 降低小球释放的高度【解析】【详解】（1）12实验中是通过比较小球推动木块移动的距离来比较动能大小，小球推动木块运动的越远，小球的动能越大；这是把看不到的小球的动能转换成了看得见的木块运动的距离，这种研究方法是转换法。（2）3比较图A、B，两个小球的质量相同，从斜面下滑的高度不同，小球运动到水平面时的速度不同，是为了研究动能大小与速度的关系。4由A、B图知：图B木块运动的更远，小球的动能更大，结论是：物体质量相同时，速度越大，物体动能越大。（3）5如果在某次实验中，木块运动到了长木板的末端之外，说明小球的动能太大，即速度太大，所以在不更换实验器材的条件下，可以适

23、当降低小球释放的高度，从而减小小球到达底端时的速度。12 速度 动能 小【解析】【详解】（1）1让同一铁球沿斜面的不同高度滚下撞击水平板上的木块，控制了铁球的质量相同而速度不同，目的是探究铁球的动能大小与速度的关系。（2）2由图示实验可知，甲、乙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于乙滚下的高度，甲球滚下的速度更大，甲将木块推的更远，说明动能更大，由此可得质量一定时，速度越大，动能越大。（3）3实验是通过观察木块被撞击后移动的距离来比较铁球的动能大小的，这种方法是转换法，想使实验效果更为明显，应使用质量较小的木块。13 重力势 动 守恒 甲、丙 甲、乙 不能【解析】【详解】（1）123实验中

24、让小球从斜面上自由滚下，高度降低、速度增大，则此时小球的重力势能转化为动能，如果斜面光滑，则小球不会因摩擦做功有能量损耗，重力势能完全转化为动能，在此过程中机械能守恒。（2）45根据控制变量法思想，研究动能与质量的关系，应控制小球下滑时的高度相同，即选择甲、丙两图来进行实验；研究动能与速度的关系，应控制小球的质量相同，则选择甲、乙两图来进行实验。（3）6若水平面光滑，根据牛顿第一定律，小球和木块将永远匀速运动下去，本实验将不能达到探究目的。14 使小车到达水平面时的初始速度相同 B 物体质量一定时，速度越大，动能越大 丁图小车在水平面上运动受到阻力，撞击纸盒时的速度减小【解析】【分析】【详解】（1）1由图甲乙可知，使质量不相同的小球