初中物理机械能实验题

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球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高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：当下落高度一定时，                     。
（3）比较    两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（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”）。
（5）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为    能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为    能。

为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动。

（1）实验中通过比较木块　　　　　    　来判断钢球动能的大小。
（2）在图甲和图丙中，用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的　　　　 　　相同；比较甲、乙两图，得到的结论是　　　                   　　　。
（3）由实验中钢球撞击木块做功，同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关。进一步探究，获得了表格内的数据：

实验序号	钢球质量m/g	钢球自由滚下高度h/cm	木块被撞后运动的距离s/cm
甲	20	20	16
乙	20	10	4
丙	40	20	32

分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与　　　　　　有关（选填“超载”或“超速”）；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是　　　　　　，理由是　　　　                           　　。

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的钩码，分别做了三次实验，实验数据记录在下表中。

实验 次数	钩码所受 重力G/N	提升高度 h/m]	拉力 F/N	绳端移动 的距离s/m	机械 效率
1	2	0.1	1.0	0.3	66.7%
2	4	0.1	1.7	0.3	78.4%
3	6	0.1	2.4	0.3

 
（1）在实验过程中，应沿竖直方向     拉动弹簧测力计。
（2）在第3次测量中，滑轮组做的有用功是    J，机械效率为   。
（3）分析表中数据可得出：同一滑轮组，提升钩码越重，机械效率越     （填“高”或“低”）。

如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。

（1）若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是________N，则滑轮组的机械效率是 ________。
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

如图所示是小明同学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，分析后可得到的结论是    。
（4）小明在研究动能大小与质量是否有关时，他利用如图丙实验装置，将同一个弹簧压缩相同的长度，分别将质量不等的两颗小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上而后比较小球的动能大小。你认为此实验方案    （可行或不可行），理由是                      。

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_______________________________________。

在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：

实验 次数	物重 G物/N	动滑轮重 G动/N	钩码上升的 高度h/m	动力 F/N	动力作用点移动的距离s/m	滑轮组的机 械效率η/%
1	1	0.5	0.1	0.7	0.3	47.6
2	2	0.5	0.1	1.1	0.3	60.6
3	4	0.5	0.1	2	0.3
4	4	1	0.1		0.5	50.0

⑴根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法。
⑵在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量    匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为     N，第3次实验时滑轮组的机械效率为          。
⑶由表中第        组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。
⑷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，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功        J 。

在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作，实验数据如下：

序号	钩码重G／N	钩码上升高度h／cm	拉力F／N	绳端移动距离s／cm
①	1.0	20.0	0.7	40.0
②	2.0	20.0	1.2	40.0
③	3.0	20.0	1.7	40.0

（1）实验时，用手________拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升。
（2）第①次实验时测得动滑轮的机械效率为________。
（3）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将________（选填“增大”“减小”或“不变”）。

李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与弹簧长度变化量的关系。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）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法。下列实验中用到此方法的是      。（填序号）
①探究“杠杆的平衡条件”       ②探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”
（2）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。

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          。

小刚骑车时发现，不踩踏脚板，自行车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：自行车滑行的距离可能与道路表面的粗糙程度和自行车的初速度有关．为检验自己的猜想，他在水平木板桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布改变接触面的粗糙程度．
（1）为了探究小球在水平表面滑行距离与小球初速度的关系，小刚先后将小球从斜面     （选填“相同”或“不同”）高度处释放，记录小球在         （选填“相同”或“不同”）表面上滑行到静止的距离，三次实验现象如图所示：

（2）为了探究小球在水平表面滑行距离与接触面粗糙程度的关系，小刚将先后将小球从斜面上的         （选填“相同”或“不同”）高度处释放，三次实验中小球最后静止时如图所示：

（3）综合以上（1）（2）两次实验，可以得出结论：自行车的初速度越大，道路表面越光滑，自行车滑行的距离越          。
（4）小刚发现，本实验的装置、做法与探究影响动能大小因素实验的装置、做法有相似之处，结论可能也有相通之处．你认为实验（1）能否用于探究动能大小与速度的关系？         。实验（2）能否用于探究动能大小与质量的关系？         。

如图所示是“测定滑轮组机械效率”的装置。实验过程中必须          竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高。小明同学做了3次实验，第3次实验的拉力读数如图所示，若钩码的重为3N，则拉力的大小是         N，第3次实验的机械效率为          。

如图是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置．

（1）实验中为了保证        不变，应始终使用同一个小球；
（2）让小球A从不同的高度由静止开始滚下，是为了研究小球到达水平面时动能的大小是否与        有关；
（3）实验中通过比较物块B在同一水平面上被撞击的        来比较小球A到达水平面时动能的大小；
（4）实验表明，质量相同时，小球的速度越大，动能越            。

小丽同学在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表，实验装置如图所示。

实验次数	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离S/m	0.3	0.5	0.3
机械效率η	74%	①	②

 
（1）表中①处应填__________，②处应填_________；
（2）请在图乙中画出滑轮组绕绳方法。通过实验1和实验2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，动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率__    _；
（3）比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，________    _________，可以提高滑轮组的机械效率。

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，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。

次数	钩码重 G/N	钩码上升 高度h/m	有用功 W有/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	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27	74.1%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48	83.3%
3	4	0.1		1.1	0.5	0.55

（1）实验中应沿竖直方向       拉动弹簧测力计，使钩码上升。
（2）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：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3次实验的机械效率是     。
（4）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，把同一重物提升相同高度对动滑轮所做的额外功       (选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。