小张同学在做实验时发现使用斜面能省力但费距离。于是他猜想利用斜面做功和不用斜面直接对物体做功可能相等。为了验证猜想,他用木块作为研究物体,在相同材质、不同倾角的斜面上进行实验,其实验过程如图所示。先用测力计测出木块的重力G,并竖直向上使木块匀速上升一段高度h;再将木块放在斜面底端,沿斜面用测力计将木块匀速拉到相同高度h。读出每次实验的拉力F的大小,量出木块上升的高度h和斜面的长度L,并把实验数据分别记录在表一、表二、表三中。
表一(斜面A)
实验 序号 |
重力G (牛) |
拉力F (牛) |
木块上升 距离h (米) |
斜面的长度L(米) |
直接提起木块 做功WG(焦) |
拉力通过斜面 做功WF(焦) |
1 |
2.5 |
1.5 |
0.3 |
1.2 |
0.75 |
1.8 |
2 |
5 |
3 |
0.2 |
0.8 |
1.0 |
2.4 |
3 |
7.5 |
4.5 |
0.2 |
0.8 |
1.5 |
3.6 |
表二(斜面B)
实验 序号 |
重力G (牛) |
拉力F (牛) |
木块上升 距离h (米) |
斜面的长度L(米) |
直接提起木块 做功WG(焦) |
拉力通过斜面 做功WF(焦) |
4 |
2.5 |
2 |
0.3 |
0.6 |
0.75 |
1.2 |
5 |
5 |
4 |
0.2 |
0.4 |
1.0 |
1.6 |
6 |
7.5 |
6 |
0.2 |
0.4 |
1.5 |
2.4 |
表三(斜面C)
实验 序号 |
重力G (牛) |
拉力F (牛) |
木块上升 距离h (米) |
斜面的长度L(米) |
直接提起木块 做功WG(焦) |
拉力通过斜面 做功WF(焦) |
7 |
2.5 |
2.25 |
0.3 |
0.42 |
0.75 |
0.95 |
8 |
5 |
4.5 |
0.2 |
0.28 |
1.0 |
1.26 |
9 |
7.5 |
6.75 |
0.2 |
0.28 |
1.5 |
1.89 |
(1)实验结果表明:利用斜面对物体做功 不用斜面直接对物体做功(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2) 请进一步综合分析表一、表二、表三中的最后两列相关数据并归纳得出结论:
(a) 分析表一或表二或表三中WG和WF的数据及相关条件,可得出的初步结论是:
。
(b) 分析表一和表二和表三中WG和WF的数据及相关条件,可得出的初步结论是:
。
(3)小张同学为寻找更普遍性的实验结论,应该选择 继续进行实验。
图示为探究“动能的大小跟那些因素有关”的实验。实验步骤如下:
I.让同一钢球从斜面上不同高度由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离。
II.让不同质量的钢球从斜面上相同高度由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离。
回答下列问题:
(1)步骤II是为了研究动能大小与 的关系。
(2)该实验中斜面的作用是为了控制钢球 的大小,比较木块移动的距离是为了比较钢球 的大小。物理学称这种实验方法为 。
如图所示,图(a)是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,碰到同一木块上;图(b)是探究“牛顿第一定律”的实验装置,实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下,在粗糙程度不同的平面上运动,请回答以下问题:
(1)图(a)实验的目的是探究钢球动能的大小与 的关系。
(2)图(b)实验中同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下,水平面越光滑,小车运动的距离越远,推理得出:运动的物体如果不受外力作用,将永远做 。
(3)牛顿第一定律是在实验基础上理想推理总结得出,下列研究过程中也采用了这一方法的是
A.在研究电流与电阻、电压关系时,控制电阻不变去研究电流与电压的关系 |
B.奥斯特实验发现了电流的周围存在着磁场,实验中放入小磁针 |
C.在做“探究二力平衡条件”实验时,选用质量较小的卡片 |
D.探究真空不能传。 |
在探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验中,课本“加油站”指出,“小球在光滑斜面上由静止开始下滑,到达斜面底端的速度只与起点的高度有关,起点越高,到达底端的速度越大。”请你从能量转化的角度解释其中的道理。
小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”.实验步骤如下:
(1)将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图甲所示.
(2)将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示.
(3)将质量为2m的小球从光滑斜面的B处由静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图丙所示.
根据上述三次实验,回答下列问题:
①通过观察比较 就可以反映小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是 法(选填“直接测量”“放大”或“转换”).
②为探究动能大小与物体运动速度的关系,应选用 两个图来分析.
③分析乙、丙两图,得到的实验结论是 .
小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”,使用了如图所示的实验装置.实验前,小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N,每个钩码的重力为0.5N,实验过程中,小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量,分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数,并将其填写在预先设计好的表格中(见下表)
序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
动滑轮重G0/N |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
所挂钩码的重力G/N |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.0 |
弹簧测力计示数F/N |
0.8 |
1.0 |
1.3 |
1.5 |
1.8 |
2.0 |
2.3 |
2.5 |
分析实验数据可以得到:
(1)在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下,使用动滑轮 (选填“省力”或“不省力”);
(2)在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F与钩码的重力G以及动滑轮的重力G0的关系为 ;
(3)第6组数据中,钩码匀速上升1m的过程中,滑轮组的机械效率为 .
小红同学猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与那些因素有关.
①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静置,如图甲所示.
②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示.已知不同质量的两个小球从同一高度滚下到达水平面时,具有相同的速度.上述甲、乙两组试验中:
(1)本实验运用了两种研究方法:一是 法,二是转换法;
(2)选用图甲探究的是动能与速度的关系,得出的结论 ;
(3)选用图乙探究的是动能与质量的关系,得出的结论 .
用如图所示装置测量动滑轮的机械效率.实验时,竖直向上的匀速拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升.
实验数据如下表.
序号 |
动滑轮重 G动/N |
钩码重力G/N |
钩码上升高度h/m |
绳的拉力F/N |
绳端移动距离 s/m |
机械效率η |
① |
0.1 |
1 |
0.2 |
0.6 |
0.4 |
83.3% |
② |
0.1 |
2 |
0.2 |
1.1 |
0.4 |
|
③ |
0.2 |
2 |
0.2 |
1.2 |
0.4 |
83.3% |
(1)第②次实验时,测得动滑轮的机械效率约为 .
(2)分析表中数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将 ;提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将 .(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)分析表中数据可知,F≠,可能的原因是: .
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。
⑴该实验利用了转换法,通过观察_____________来判断___________(选填“小球” 或“木块” )动能的大小;
⑵让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下,推动木块做功,目的是为了探究动能的大小与______________的关系;
⑶换用质量不同的小球,使它们从斜面的__________(选填“相同” 或“不同” )高度由静止滚下,推动木块做功,目的是为了探究动能的大小与________的关系。
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.
(1)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.据此你能得到的结论是 .
(2)图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B由静止自由释放,让后与放在水平面上的同一木块相碰到静止后的情景.据此你能得出结论是 .
(3)实验后,同学们联想到在公交事故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,进一步想知道,在影响物体动能大小的因素中,哪个队动能影响更大,于是利用上述器材进行了实验测定,得到的数据如下表.
实验序号 |
小球的质量m/g |
小球自由滚下的高度h/cm |
木块被撞后运到的距离s/m |
1 |
30 |
10 |
4 |
2 |
30 |
20 |
16 |
3 |
60 |
10 |
8 |
(a)为了探究“超载”隐患时,应选择 序号的实验进行比较.
(b)分析表格中对应的数据可知: 对物体的动能影响更大,即当发生交通事故时,由此造成的危害更严重.
小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了三次实验,数据如表:
试验次数 |
物重G/N |
物体上升的高度h/cm |
测力计的示数F/N |
测力计移动的距离s/cm |
1 |
6 |
3 |
2.5 |
9 |
2 |
6 |
5 |
2.5 |
18 |
3 |
6 |
8 |
2.5 |
24 |
(1)表中“测力计移动的距离”栏目中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 .
(2)3次实验中滑轮组的机械效率是 .
(3)请帮助小明画出该滑轮组的绕线方式.
(4)本实验得到的结论是: .
小明乘车时发现某段道路的限速标志牌(如图甲所示)。他提出了问题:汽车为什么要限速呢?他搜集的资料如下:汽车遇到意外情况时,司机从看到情况到反应刹车需要的时间叫反应时间,在反应时间内汽车原速前进的距离,叫反应距离。从刹车到车停下来,汽车前进的距离叫制动距离。实验数据如右表:
⑴利用表中第一组数据,计算出该司机的反应时间是______s。
⑵分析表中数据可知,影响汽车制动距离的主要因素是_______。
为什么同样道路上,对不同车型设定不一样的最高行驶速度?小明做了如下实验:在斜面底端放置了一个纸盒,然后分别让两个体积相同的实心铁球和铝球从斜面顶端自由滚下(如图乙所示)。由实验可知:___________________________________________________________________________。
由于大型汽车高速行驶时的_____________较大,它的危险性就大。所以对不同车型要设定不一样的最高行驶速度。
某实验小组利用如图所示的实验装置测滑轮组的机械效率,得到的实验数据如下表.
(1)从表中的实验数据可以分析得出:第一次实验数据是用 (选填“甲”或“乙”)实验装置测得的.
(2)分析比较第一次实验和第二次实验的数据可以得到的结论 .
(3)分析比较第一次实验和第三次实验的数据可以得到的结论 .
在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中,小明先探究“物体的动能与质量是否有关”,所用的器材有:一个用长木板搭成的斜面;三个质量不同的实心铁球;一个木块。各器材的组装示意图如图所示。
(1)每次实验时,都要将铁球从斜面的 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。
(3)该实验在操作时很难做到的是 。
(4)某同学对小明的实验方案进行改进:不用木块,在木块的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,如图所示,每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。此外,还需要对小明的方案进行怎样相应的调整? 。(如果需要,可增加其他器材)
在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:
⑴在实验操作中应该使钩码 (选填“快速”或“缓慢”)上升;
⑵进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 (保留三位有效数字);
⑶进行第3次测量时,弹簧测力计示数为 N,滑轮组做的有用功是 J;
⑷分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:滑轮组的机械效率与 有关。