初中物理机械能实验题

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为h_A、h_B、h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：

（1）用来研究超速安全隐患时，需要控制的变量是　  　，实验时应选择　  　两个图所示实验进行比较；
（2）用来研究超载安全隐患时，应选择　  　两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是　                     　．

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）

用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。小明和小红各选取一种方法做实验。
（1）小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组。他通过滑轮组用3N的拉力F将重6.3N的物体匀速提升了0.1m的距离，则有用功为        J，此滑轮组的机械效率为           。
（2）小红采用了另一种绕线方法组装滑轮组，请帮助小红在图乙中画出滑轮组的绕线。

利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”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，重复实验。

（1）利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是   。
（2）本实验探究的问题是物体的动能大小与   的关系。
（3）利用上述实验，同时还可以探究的问题是   。

如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6N.
（1）实验时应沿竖直方向         拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是         
（2）若仅增加物体的重力（不计摩擦），该滑轮组的机械效率将         

某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。

（1）实验中应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计，使钩码上升。
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用         （选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。
（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率___________（选填“越高”、“不变”或“越低”）。
（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次试验中空缺的数据应为：绳端移动距离s="____" m，机械效率η=___________。
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，                。

某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表明高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h₁和h₂，C、D两球陷入沙深度均为h₃，且h₁＜h₂＜h₃．

（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过          来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：                ；
（3）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：               ；
（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径            （选填：“有关”或“无关”）．

某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如把表所示，第1 2 3次实验装置分别如图的甲、乙、丙所示．

次数	钩码重G/N	钩码上升高度h/m	有用功W有用/J	测力计拉力F/N	测力计移动距离s/m	总功W总/J	机械效率η
1	4	0.1	0.4	1.1	0.5	0.55	72.7%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48	83.3%
3	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27

（1）第3次实验中的机械效率是       ；
（2）比较第2次实验和第3次实验，可得出初步结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越        ；
（3）第1次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功       （选填“增大”或“减小”）．因而，由第1 2次实验可知：滑轮组的机械效率可能与动滑轮自重力大小有关．

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按照_____________两图进行实验；实验中为了使两次小球在斜面底端时速度相同，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

某小组同学为了“研究物体的动能大小与哪些因素有关”，让若干小球先后从光滑斜面上由静止滚下，从A到B沿水平面做匀速直线运动，然后在B点分别撞击同一个小木块，并推着木块水平移动一段距离。放在同一水平面上相同位置的木块被推得越远，表示小球撞击前的动能越大。他们在如图甲所示的装置上安装了数据采集系统，自动生成小球在AB段运动中的S-t图像，并测量了不同小球在水平面推动同一木块移动的距离，部分数据记录在下表中。图乙所示是其中两次质量为0.1千克的小球中从不同高度滚下来在AB段运动的S-t图像。

实验序号	小球质量 （千克）	小球速度 （米/秒）	木块移动的距离 （米）
1	0.1	______	0.2
2	0.1	______	0.8
3	0.2	0.2	1.6
4	0.3	0.2	2.4
5
6

 
（1）请根据s-t图所提供的信息将表格中的数据填写完整。
（2）该小组同学在检查实验数据时发现还有甲（0.1千克、0.3米/秒、1.8米）、乙（0.4千克、0.2米/秒、3.2米）两组数据没有填写入表格。随后马上将甲、乙两组数据依次补填在实验序号5和6中。
请你根据上述实验的所有数据及相关条件进行分析，可得出初步结论：
①分析比较_______________________________________。
②分析比较_______________________________________。

图甲是某小组的同学测动滑轮的机械效率的示意图。他们用弹簧测力计拉动绳子自由端，将重力为5.6N的物体从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A＇位置匀速竖直上升到B＇位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：

（1）弹簧测力计的示数是      N；
（2）拉力F移动的距离是       cm；
（3）动滑轮的机械效率η是       %；
（4）若在动滑轮下加挂一个钩码，提升物体的过程中，动滑轮的机械效率为η＇，则η＇      η。（选填“大于”、“等于”或“小于”）

研究性学习中，有一组同学设计了“测定斜面的机械效率”的实验，如图所示，用高为30 cm的木块将带有刻度的平木板垫起，构成一个斜面，并使它固定，把小车放在斜面底端A，用弹簧测力计拉着小车从位置A沿斜面匀速上升到B位置，上升过程中弹簧测力计的示数如图所示．拉力F在这过程中做的有用功_______J，拉力F在这过程中做总功是_______J，该次实验的机械效率是_______，物体受到的摩擦阻力为_______N．

小刚小组探究了影响滑轮组机械效率的因素后，联想斜面也是一种机械，那么斜面的机械效率与斜面的哪些因素有关呢？小刚猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小萌猜想可能跟斜面的倾斜程度有关，于是他们将一块长木板的一端垫高，构成长度一定、高度可调的斜面，用弹簧测力计拉着同一木块沿不同的斜面匀速向上运动，如图所示．下表是他们实验记录的有关数据．


（1）在第1、2、3次实验中，选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，是为了改变接触面的    ．
（2）在第2次实验中，拉力做的总功是    J，斜面的机械效率是    ．
（3）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当其它条件一定时，    ．
（4）若通过分析第1、4、5次实验数据，得出斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越大．你认为存在的问题是：    ．
（5）实验中还发现，斜面材料相同时，斜面倾角越小，越    ．（选填“省力”或“费力”）

如图所示是探究动能大小与哪些因素有关的实验装置：

（1）实验中通过观察木块在同一水平面上被推动的       来比较小球的动能大小。
（2）将同一小球从同一斜面的不同高度（h₁＜h₂）由静止开始释放的目的是：          。
（3）小球推动木块，最后静止时的位置如图甲、乙所示，分析可知小球的动能与速度的大小       （选填“有关”或“无关”）。
（4）如图丙所示，质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜，根据上面的探究可知，飞行的扑克牌一定具有       的速度（选填“较大”或“较小”）。
（5）下列几个探究实例中，采用了与上述实验的研究方法相同的是     
A．探究磁场时，引入“磁感线”
B．通过吸引大头针数目的多少，判断电磁铁磁性的强弱
C．将发声的音叉靠近乒乓球，乒乓球被弹开说明音叉在振动

利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。
将小球A 、B 分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L 都相同，θ_A＜θ_B，球A 、B 的质量分别为m_A、m_B , ( m_A＜m_B) 。

（1）如图甲、乙所示，同时释放A 、B ，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的        无关。
（2）如题图甲、乙所示，观察到B 球能将木块c撞得更远由此可得出结论：        。
（3）图乙中角度θ1小于图丙中角度θ2，是为了达到        目的，如图乙、丙所示，图丙中木块C 滑行得更远些，由此可得出结论：        。