如图所示是小明探究“物体的重力势能大小与物体的质量和被举起的高度是否有关”的活动,所做三次实验的情景.
(1)为探究“重力势能大小与物体被举起的高度是否有关”,应选 两组实验,观察比较这两组实验,得到的结论是__________________________________________.
(2)小明为了探究“重力势能大小与物体的质量是否有关”,选择了乙和丙两组实验,老师他的选择是错误的,请你分析原因 。
在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时,小明提出了如下猜想:
猜想一:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;
猜想二:弹性势能的大小与弹簧的材料有关;
猜想三:弹性势能的大小与弹簧的长度有关;
猜想四:弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。
(1)为验证猜想一,他设计了如图所示实验,实验时将同一弹簧压缩 (相同/不同)的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度),将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,分析比较 ,从而比较弹性势能的大小;
(2)为验证猜想二,需选用 的两根弹簧,实验时将两根弹簧压缩 (相同/不同)的长度,将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,对数据进行比较分析时,若 ,说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关;
(3)若水平面绝对光滑,本实验将 (能/不能)达到探究目的;
(4)小明根据实验现象认为:小球和木块移动一段距离后都要停下来,所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了, 你认为小明的观点是 (正确/不正确)的,理由是 。
某同学在总结所做的物理探究实验时发现了如下规律:
(1)当要研究的物理量不易直接测量时,可以用转换法把它们间接表示出来。
如:图(甲)的实验是通过观察 ,间接的知道小球A动能的大小;图(乙)的实验是通过观察 ,间接的比较两个电阻丝产生热量的多少。
(2)当要研究的物理量与多个因素有关时,都要采用控制变量法。
如:图(甲)的实验中,使用同一个小球是为了探究动能大小与 的关系;图(乙)中将两个电阻串联起来是为了探究电流产生的热量与 的关系。
(3)有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验。
如:图(甲)装置中增加弹簧测力计、刻度尺等器材,还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关;图(乙)中如果再增加一个 ,还可以探究电流产生的热量与电流大小的关系。
学习了机械效率的知识后,同学们对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想:
A.跟斜面的倾斜程度有关; |
B.跟斜面的粗糙程度有关; |
C.跟斜面的长度有关; |
D.跟物体的重力有关。 |
小刚同学为了验证其中的部分猜想是否正确,设计方案并进行了探究,如图所示。下表反映了他的探究过程。
实验次数 |
斜面倾角 |
斜面粗糙程度 |
物重 G/N |
斜面高度 h/m |
沿斜面拉力 F/N |
斜面长 s/m |
有用功 W有/J |
总功 W总/J |
机械效率 η(%) |
① |
30° |
粗糙 |
1 |
0.5 |
0.7 |
1 |
0.5 |
0.7 |
71 |
② |
30° |
稍光滑 |
1 |
0.5 |
0.6 |
1 |
0.5 |
0.6 |
83 |
③ |
45° |
粗糙 |
1 |
0.7 |
0.9 |
1 |
|
0.9 |
78 |
(1)请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据。
(2)通过对比实验①②的数据,可验证猜想 (填写字母序号)。
(3)通过对比实验①③的数据,可以得出的探究结论是:当其它条件一定时,斜面倾斜程度越大,斜面的机械效率越 (选填“高”、“低”或“不变”)。
(4)在实验③中,物体与斜面间的摩擦力为 牛。
小明骑自行车上学途中,要经过一段上坡路.他思考:物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢?
(1)他发现车子的初始速度越大,冲上斜坡的最大距离就越长.这是因为车子的初始速度越大,它的初始动能也越大,上坡过程中增加的 就越大.
(2)他进而又提出两个猜想:
猜想一:物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关;
猜想二:物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关.
为了验以相同的初始速度滑上长证猜想一,他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定,如图甲所示.实验时为了让不同质量的小球木板,请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置,并说明使用该装置进行实验时的操作要点: .
小明发现当不同质量的小球以相同初始速度滑上长木板时,向上滑行的最大距离均相同.这说明猜想一是 (选填“正确”或“错误”)的.
在验证猜想二的实验中,小明让一小球以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板,测得的数据记录如表:
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
木板倾角θ |
10° |
30° |
53° |
75° |
85° |
向上滑行的最大距离s/m |
0.50 |
0.40 |
0.36 |
0.39 |
0.43 |
根据表中数据,请在图乙中描点作出s﹣θ图象.
根据图象得出的结论是: .
如图所示,是研究“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.请回答以下问题:
(1)设计实验的目的是研究 (钢球/木块)动能的大小与 的关系.
(2)实验是通过观察 ,说明钢球对木块做功的多少,从而得出结论的.
(3)若水平面光滑,该实验还能得出结论吗? ,理由是: .
如图所示,在探究滑轮组的机械效率实验中小龙和小文用同样的滑轮,却连成了甲、乙不同的滑轮组并测出了各自的实验数据。
次数 |
钩码 重/N |
钩码上升 的高度/cm |
弹簧测力计 的示数/N |
弹簧测力计 移动的距离/cm |
小龙 |
2 |
10 |
1.0 |
30 |
小文 |
2 |
10 |
0.8 |
40 |
(1)小文测得滑轮组的机械效率为________。
(2)实验后小文想:对于同一个滑轮组,它的机械效率是否不变呢?经过思考后他认为:即使像图乙那样已绕好的滑轮组,机械效率也不是固定的,还应该与________有关。
(3)小龙认为:用滑轮组提升重物时,人提升动滑轮所做的功是没有用的,所以,________也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
(4)小文用滑轮组乙在t秒内匀速提起重为G的物体升高h米(不计绳重和摩擦),若滑轮组的机械效率为η,小文的功率P= 。
根据图中各图所提供的信息,回答下列问题:
⑴图A实验的目的是: ;
⑵图B的实验表明: ;
⑶图C的实验中某同学在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将AE导线的A端松开,接到D接线柱上,测量灯L2两端的电压,这一做法存在的问题是 。
⑷图D的实验可以探究研究电流做功与__________的关系,实验中根据_______________来比较相同时间内电流做功的多少,由此实验现象可得的结论是:_________________。
在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图17所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:
实验次数 |
钩码重/N |
钩码上升的距离/cm |
弹簧测力计的读数/N |
弹簧测力计上升的距离/cm |
机械效率 |
1 |
2 |
8 |
0.8 |
24 |
83.3% |
2 |
4 |
5 |
1.5 |
15 |
|
3 |
6 |
10 |
2.2 |
30 |
90.9% |
(1)在表中的空格处填上适当的数据;(机械效率用百分数表示,保留一位小数)
(2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计;
(3)从实验数据分析得出:使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率;
在探究“动能大小与哪些因素有关”的活动中,提供以下器材:中间有沟槽的木质轨道(如图甲,其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接,沟槽较为光滑)、大小与沟槽相当的玻璃球、铁球各一只、轻质弹簧、刻度尺各一个。
(1)利用这套器材进行实验时,可以通过比较 ,来比较小球动能的大小;
(2)为了研究动能与质量大小的关系,应让玻璃球和铁球分别从 释放,研究后得出的结论是: 。
小华同学测滑轮组机械效率时所用的实验装置如图15所示,小华同学对同一滑轮组进行实验探究,得到了下表中的数据
次数 项目 |
1 |
2 |
3 |
钩码重G/N |
4 |
6 |
8 |
钩码上升高度h/m |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
绳端拉力F/N |
1.8 |
a |
3 |
绳端上移的距离s/m |
0.3 |
b |
0.3 |
机械效率η |
74% |
80% |
c |
(1)将表中数据补充完整。a处填__________; b处填__________; c处填_______ _
(2)实验中拉动弹簧测力计时,要注意让弹簧测力计沿着竖直方向做 运动。
(3)分析比较表中的数据,你认为同一滑轮组机械效率发生变化的主要原因是 。
(4)如果继续增大钩码的重量,不计摩擦及绳重,滑轮组的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中,第l 、2 、3 次实验装置分别如下图中的所示,记录的数据如下表:
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 h |
1 |
2 |
0.1 |
0.2 |
0.9 |
0.3 |
0.27 |
74.1% |
2 |
4 |
0.1 |
0.4 |
l.6 |
0.3 |
0.48 |
83.3% |
3 |
4 |
0.1 |
|
1.l |
0.5 |
0.55 |
|
①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 。
②第3 次实验中所做的有用功是 J,机械效率是 。
③第3 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“增加”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。
④综合上述结论,提高机械效率的方法有增大有用功, 额外功(选填“增大”或“减小”)。
如图是探究“物体的动能的大小与什么因素有关?”的实验示意图.
(1)该实验中物体的动能是指物体 (选填“A”或“B”)的动能,该动能是由______能转化而来的.
(2)该实验中物体动能的大小是通过 来反映的,此处应用的科学方法是 _.
(3)该实验中物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时 (选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”)的速度,它是通过 (选填“高度”或“质量”)来改变的.
(4)若水平面绝对光滑,本实验_______(选填“能”或“不能”)达到探究目的.
以下是小明同学探究“滑轮组的机械效率跟所提升物重是否有关?”的部分过程,请帮助他完成下列填空。
设计实验
实验目的:比较同一滑轮组在提升不同重物情况下的机械效率。
(1)实验原理:η= 。
(2)实验器材:滑轮组一套、轻重不同的两物块、刻度尺、 、铁架台、细线。
进行实验并收集数据
(3)用同一滑轮组先后提升不同重物,相关数据收集在下面的表格中,请将表格数据补充完整。
实验序号 |
钩码重/N |
钩码上升的高度/m |
绳端的拉力/N |
绳端移动的距离/m |
机械效率/% |
① |
4 |
0.1 |
1.8 |
0.3 |
74.1 |
② |
6 |
0.1 |
2.4 |
0.3 |
|
分析与论证
分析上表中的数据可以看出:
(4)同一滑轮组的机械效率 恒定的(填“是”或“不是”)。
(5)滑轮组的机械效率 l(填“大于”、等于”或“小于”)。
评估与拓展
(6)小明同学使用滑轮组提升重物时,测力计的示数一会儿大,一会儿小,弄得小明同学一时不知该何时读数,你认为他在测量中应该在 时读数。
(7)提升相同重物时,增加动滑轮的个数,滑轮组的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
如图所示,甲是探究“动能的大小与什么因素有关”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。乙是探究“阻力对运动物体的影响”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,在粗糙程度不同的水平面上运动,请回答下列问题:
(1)甲、乙两组实验,都采用了探究实验中常用的实验方法是___________。
(2)甲实验中,通过观察______可以判断钢球动能的大小。这里所用的实验方法是____
(3)由甲实验可以得出的结论是_________。