初中物理机械能实验题

王月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．测量出BC之间的距离的目的是比较______的大小，测量出______之间的距离其目的是比较弹性势能大小，并改变______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．分别测量出______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．

在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，测得数据如表：

实验次数	动滑轮重G动/N	物重G/N	钩码上升高度h/m	动力F/N	动力作用点移动距离s/m	滑轮组的机械效率η/%
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6
2	0.5	1	0.2	0.7	0.6	47.6
3	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6
4	0.5	4	0.1	2	0.3	66.7
5	1	4	0.1	1.6	0.5	①

 

（1）请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法．
（2）实验中应沿竖直方向        拉动弹簧测力计．
（3）表格中编号①处数据应为      ；
（4）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与           无关．
（5）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和           有关．
（6）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”．分析表中数据，你认为这句话是      的（填“正确”或“错误”）．

如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N（不计绳重和摩擦）。

（1）实验中，要           匀速拉动弹簧测力计，若读出了弹簧测力计的示数如图所示，用刻度尺测出了物块上升的高度为10cm，则滑轮组的机械效率是       。
（2）若仅增加物体上升的高度，该滑轮组的机械效率将        （选填“增大”、“减小”或“不变”）

小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动
（1）如图所示，小球从A点静止释放，小球到达C点事速度是否为零？___________

（2）将轨道BC段改为水平，如图所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？____________. 以小球经过M点时计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度--时间图像.

小明猜想物体的重力势能大小可能与物体的质量及被举的高度有关．为了验证自己的猜想，他进行了如下实验，让两个不同质量的锥子分别在两个不同高度自由下落，扎到下方四本相同的旧书上，书因此被扎出孔，分析这些被扎孔的不同，如图所示．

（1）若比较甲和乙，这是通过控制      不变，来探究重力势能的大小与      的关系；
（2）在（1）中，小明不仅比较了甲、乙，还比较了丙、丁，他这样做的目的是           ．
（3）小明设想了以下两种方案来判断物体重力势能的大小，你认为最佳的一种是（   ）
A.测出书上被扎孔的深度；       B.数出被扎孔的纸的页数．

（2012·南京）在“探究物体动能大小与物体的速度、质量关系”的实验中，让小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，撞击水平木板上的木块．如图所示．
（1）本实验的研究对象是       ．
（2）小车放置的位置越高，木块被撞击得越远．研究表明：当    一定时，物体动能的大小与物体的    有关．
（3）甲、乙两次实验木块移动过程中受到的摩擦力分别为f_甲、f_乙，则    （填序号）．
①f_甲＞f_乙 ②f_甲＜f_乙 ③f_甲=f_乙．

（2013·绵阳）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     之间的距离和     之间的距离，并改变     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     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．

（2013·营口）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验．让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止．

（1）要探究动能大小与物体质量的关系应选用     两图；实验中应保证              相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是                                    ．
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是                                    ．
（3）该实验是通过观察          来比较铁球动能的大小，从而得出结论的．下面的四个实例中也采用这种研究方法的是    ．

A．认识电压时，我们可以用水压来类比

B．用磁感线来描述磁场

C．探究电功大小与哪些因素有关，通过重物提升的高度来判断电流做功的多少

D．保持电阻不变，改变电阻两端电压，探究电流与电压关系

（4）若水平面绝对光滑，铁球将做          运动．

（2014·绵阳）如图甲所示，是设计的“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是四分之一光滑圆弧轨道，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，如圈乙所示，是实验过程中的三个步骤其中小球质量m₁＜m₂=m₃，小球由静止释放的位置距水平面的高度h₁=h₂＜h₃．

①在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歩骤一、歩骤二是探究小球的重力势能大小与               关系．
④步骤二、步骤三是探究小球的重力势能大小与              的关系．

（2014·抚州）同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图1所示）．小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏．结果发现小军的笔弹得高一些，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？

小文猜想：
①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；
②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关．
（1）小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图2所示的实验，此实验是为了验证猜想   ，实验中弹性势能的大小是通过   来体现的．
（2）请你设计一个实验方案来验证另一个猜想（写出简要的实验步骤，分析可能出现的现象并得出结论）．

（2014·贵阳）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球静置于轨道的滴水平部分，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E_p=mgh，动能的计算公式为E_k=mv²．若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式v_A=   ；若h₂=h₁，则说明B球被撞后开始运动的速度v_B   v_A（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                                     ．

（2014·茂名）如图所示是课堂上做过的“探究物体动能大小与质量关系”的实验装置。

(1)本实验的研究对象是          ，通过                         来判断研究对象的动能的大小。
(2)实验过程中通过让小车从         高度由静止开始下滑，保证小车碰撞木块时速度大小不变，通过
                          改变研究对象的质量。
(3)小车在下滑的过程中，重力势能          ，动能           。木块在运动过程中，机械能转化
为        能。
(4)按(2)中要求先后做两次实验，比较木块运动距离的长短可以得到结论：物体速度大小相同，                                                  。

某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表：

(1)请你在图中画出本实验的绕绳方法．
(2)若用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，则：克服动滑轮的重力所做的额外功    （相同／不同）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功变    ，滑轮组的机械效率变    ．
(3)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了    （填字母）．
A．减小摩擦
B．多次测量取平均值减小误差
C．获得多组数据归纳出物理规律
(4)由本实验    （能／不能）推断：任何机械的机械效率跟物重均有关．

（2013·乌鲁木齐）小明在探究“斜面的机械效率”的实验中，用长度S=0.50m的木板搭成一个斜面，用弹簧测力计将重力G=5.0N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端．

（1）小明在实验中，调整斜面的高度为h=0.22m，将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F=4.0N，则有用功为      J，机械效率为      ．
（2）小明利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W_额外与斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）有如下关系：

L（m）	0.45	0.40	0.35	0.30
W额外（J）	0.90	0.80	0.70	0.60

 
通过数据分析，小明得出初步结论：W_额外与L成    比，小明查阅资料后证实此结论是正确的．根据此结论，当斜面的水平长度L=0.40m时，斜面的机械效率为      ；当木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为      N．

（2014·长春）用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重G_动的关系：

（1）实验时，应        竖直向下拉动弹簧测力计。
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越      。
（3）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为        N。（忽略绳重和摩擦）