初中物理机械能实验题

【2015年山东日照市中考物理】一物理兴趣小组“探究物体的动能和那些因素有关”的过程如下．

a．如图甲，让质量不同的钢球分别从同一轨道、同一高度由静止开始滚下，撞击水平轨道左端的物块B，比较物块B滑行距离的远近．
b．如图乙，比质里相同的钢球分别从冋一轨道、不同高度由静止开始滚下，撞击水平轨道左端的物块B，比较物块B滑行距离的远近．
c．分析实验结果，形成结论．
d．实验反思．
该小组进行了以下实验反思：
（1）让质量不同的钢球分别从同一轨道、不同高度由静止开始滚下，撞击水平轨道上同一位置处的物块B，强调三个“同一”是为了保证钢球撞击物块B时具有相同的             
（2）如果影响一个物理量的因素存在两个或两个以上，当研究这个物理量与这些因素的关系时，常采取类似本实验的做法，这种实验方法是             
（3）组内有的同学认为水平面是光滑的更有助于完成本实验，小明不同意这一观点，小明认为如果水平面是光滑的，物块B将一直运动下去，无法比较其滑行距离的远近．小明的理论依据是               （填写定律名称）
（4）如果水平面光滑，小明同学提出了解决方案，可以在水平轨道右侧固定一轻弹簧（如图丙），利用弹簧被压缩的长度反映小球动能的大小．在小球向右压缩弹簧的过程中，小球的动能和弹簧的弹性势能之和将               （填“变大”、“变小”或“不变”）

小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球 $m$和 $M(M$的质量大于 $m)$，分别不从同的高度 $h$和 $H(H>h)$静止开始放下，观察木块 $B$被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。

（1）小明通过观察木块 $B$移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是　　（选填“控制变量法”或“转换法” $)$；若水平面绝对光滑，本实验将　　（选填“能”或“不能” $)$达到探究目的。

（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与　　有关。

（3）小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？　　（选填“正确”或“错误” $)$，理由是：　　。

如图所示，钢球从高 $h$处的斜槽上由静止滚下，在水平面上运动，运动的钢球 $A$碰上木块 $B$后，能将 $B$撞出一段距离 $S$．再让同一钢球从高 $1.5h$处由静止滚下，重复第一次实验。实验表明：质量相同时，钢球的速度越　　，木块 $B$被撞得越远。在两次实验中木块移动时受到的摩擦力分别为 $f_h$、 $f_{1.5h}$，则 $f_h$　　 $f_{1.5h}$（选填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $)$。

物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：滑轮组下方所挂重物重力为 $G$，重物被匀速提升的高度为 $H$，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为 $F$，该自由端移动的距离为 $h$；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。

实验次数	1	2	3
$G/N$	5.0	8.0	11.0
$F/N$	2.0	3.0	4.1
$H/\mathit{cm}$	10.0	15.0	20.0
$h/\mathit{cm}$	30.1	45.1	60.2

假设你是乙组成员请判断：动滑轮实际被使用的个数是　　（选填“一个”或“两个” $)$；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为　　（选填“ $1N$”、“ $2N$”或“ $3N$” $)$；当提升重物重力为 $G=4.0N$时，该滑轮组的机械效率最接近　　（选填“ $80\%$”、“ $33\%$”或“ $25\%$” $)$；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：　　。

如图甲是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图．

（1）该实验能探究物体动能的大小与物体    的关系。
（2）该实验中物体的动能是指物体在    （选填“A”或“B”）位置时的动能，该动能是由    能转化而来的。
（3）若水平面绝对光滑，本实验    （能/不能）达到探究目的．
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，某同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为h_A、h_B的位置滚下（m_A＜m_B，h_A＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止。根据s_A＞s_B，证明物体运动速度越大，动能越大，汽车超速带来的安全隐患越大。小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：                               。

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：


（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）第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为         W.
（4）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”）．

如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图．

（1）实验时让小球A从不同高度滚下，那么实验要探究的是物体动能的大小与物体         的关系．
（2）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．
（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）若在实验中，由于木板较短，物体B碰后滑出木板，在不改变原有器材的情况下，如何保证碰后物体B能始终在木板上滑行？方法是
（5）若水平面绝对光滑，本实验         （选填“能”或“不能”）达到探究目的．

小明在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，如果推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关，为验证猜想，小明找来了如图所示装置进行实验。

（1）让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的　　；小球从斜槽滚下，重力势能　　（选填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）保持　 　不变，分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离S_A、S_B、S_C，发现S_A＞S_B＞S_C．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关。

（3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h₁、h₂、h₃，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s₁、s₂、s₃，发现s₁＞s₂＞s₃．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关。

（4）若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h₃，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s₄，根据上述实验的结果，应该有s₄　 　s₃（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

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：

次　数 钩码重/N 钩码上升 的距离/cm 弹簧测力计 的示数/N 弹簧测力计 上升的距离/cm 机械效率 第1次 2 5 1 15 66.7% 第2次 4 5 1.7 15 \ 第3次 6 5 \ 15 83.3%

 

（1）在实验操作中应该使钩码     （选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）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）；
（3）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；
（4）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。

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．

小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。

（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上　　拉动弹簧测力计，使钩码从 $A$处升高到 $A\text{'}$处。由图可知拉力为　　 $N$，钩码上升的高度为　　 $\mathit{cm}$。

（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。

实验次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升高度 $h/m$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.02		0.04	$83\%$
2	4.0	0.03	2.2	0.06

①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。

②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是　　 $N$（结果精确到 $0.1N)$；第二次实验时滑轮组的机械效率是　　（结果精确到 $1\%)$。

③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越　　（选填“高”或“低” $)$。

如图是探究物体的动能跟哪些因素有关的实验图。

（1）实验中通过观察木块B被钢球撞出距离的长短，来判断钢球动能大小，这种实验方法叫　　（选填”控制变量法“、”转换法“或”理想模型法“）。

（2）让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，木块B被撞得越远，所以质量相同时，钢球的速度越大，动能就　　。改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，　　的钢球将木块B撞得越远，其动能就越大。

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）在图甲和图乙中，用质量相同的两个钢球从斜面上不同高度自由滚下，比较两图实验现象，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．若要研究超载的安全隐患，我们应选择      两个图所示实验进行比较．

如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置．

（1）实验中通过观察      的大小，来判断小球动能的大小，这种方法在物理学上称为      （选填“控制变量法”、“类比法”、“转换法”）．
（2）当探究动能的大小与速度的关系时，应该选用质量      的两个小球从斜面上      高度由静止滚下（选填“相同”或“不同”）．
（3）某同学利用上述实验装置“探究动能的大小与质量”的关系，它将不同质量的小球从斜面上由静止自由滑下，实验记录数据如下：

钢球的质量m/g	0.1	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
木块滑行距离S/m	0.12	0.10	0.12	0.12	0.11	0.13	0.12

该同学据以上实验数据得出“物体的动能大小与质量无关”，你认为实验结论与物理事实是否相符？      ．（选填：相符或不相符）；你认为出现此实验现象的主要原因是      ．
（4）质量和速度哪一个对动能的影响较大呢？某物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示：
表一
（钢球撞击时的速度v=8cm•s^﹣1）

序号	钢球质量m/g	木块滑行距离s/cm
1	100	10
2	200	20
3	300	30

表二
（钢球质量为m=100g）

序号	钢球撞击速度v/cm•s^﹣1	木块滑行距离s/cm
1	8	10
2	16	40
3	24	90

分析这两组数据可以得物体的      对物体的动能影响较大．

搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m，所用的拉力为50N，不计绳重及摩擦。求：

（1）滑轮组的机械效率；

（2）动滑轮的重；

（3）若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为多大。