初中物理机械能实验题

小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块________，来判断弹性势能的大小．
（2）比较图（a）、（b）两个实验可初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就________．
（3）若物块冲上斜面的最大高度h_a＝h_c＜h_b，弹性形变的大小l_a＜l_b＝l_c，则物块达到最高处所具有的重力势能E_a、E_b、E_c的大小关系是________．

小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。

（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η？ 　 　，如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式 　 　（η用题目已知及补充的物理量符号表示）

（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为 　 　。

在探究重力势能与什么因素有关时，同学们经过讨论，提出如下猜想：重力势能的大小可能跟物体的质量有关；也可能跟物体的高度有关．下面是小明和小聪关于这个问题讨论后的实验设计．
设计一：让质量为m的物体从不同高度落向插入沙坑中的木桩．
设计二：让质量为m和2m的两个大小不同的物体从同一高度落向插入沙坑中的木桩．
实验发现B比A插入得深，D比C插入得深，如图所示．请解答下列问题：
（1）要探究重力势能与高度的关系应选用________．
（2）根据设计二及实验结果的图示，可得出的结论是________________________________．

在“测定滑轮组机械效率”的实验中，如图：

（1）画出滑轮组最省力的绕法；
（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧秤沿竖直方向作      运动．
（3）若增加钩码，滑轮组的机械效率将      ．
（4）将空格填满：   

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________________________________________．

在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

实验次数	钢球质量 $m/g$	钢球下摆高度 $h/\mathit{cm}$	木块滑行距离 $s/\mathit{cm}$
1	20	30	35
2	40	30	65
3	60	30

（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是　                                 　。

（2）从上表数据可以看出，实验中控制了　   　相同，从而探究动能与　    　的关系。

（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做　       　 $J$的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用　          　同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象可得出结论：　                                  　。

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．
（1）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；
（2）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；
（3）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．

如图甲是研究“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同一斜面上不同的高度由静止滚下，打到同一个木块上．如图乙是研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一钢球从同一斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动．

请回答以下问题：
（1）甲实验研究得是动能与      的关系； 乙实验中“让小车在不同表面上运动”的目的是      ．
（2）甲实验是通过      ，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙试验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，小车如不受阻力作用，小车将      ．

实验探究

（1）探究重力与质量的关系

①某同学用质量已知的钩码进行实验，根据测得的数据作出的 $G-m$关系图象是一条过原点的直线 $a$由此得出结论：物体受到的重力与它的质量成　     　比。

②他又正确测量了一个木块的质量和重力，并在同一坐标系中正确描点得到点 $A$，如图所示。点 $A$不在直线 $a$上的主要原因是　      　。

（2）探究阻力对物体运动的影响

如图所示，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，小车在水平面上由于受到阻力，滑行一段距离后停止；去掉木板上的棉布，再次让小车从斜面顶端由静止滑下，运动的小车所受到的阻力减小，滑行的距离增大。

进一步推理：如果运动的小车受到的阻力为零，它将　      　。通过上述实验和推理可得：力不是维持物体运动状态的原因，而是　       　物体运动状态的原因。

（3）测量滑轮组的机械效率

实验装置和数据记录表如下：

次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升的高度 $h/m$	绳端拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.10	0.9	0.30	$74.1\%$
2	2.0	0.15	0.9	0.45	$74.1\%$
3	2.0	0.20	0.9	0.60	$74.1\%$
4	4.0	0.20	1.6	0.60

①第4次实验测得的机械效率为　     　。

②分析表中数据可得：利用相同的滑轮组提升同一物体，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率　    　；提升不同的物体，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越　     　。

为了探究物体动能的大小与哪些因素有关，某同学设计了如图所示的实验。

（1）由图甲、乙所示实验可得出：物体的动能跟它的　    　和　      　有关。

（2）本实验采用的科学研究方法有：　                      　。（只填一种）

（3）图甲中质量为 $m$、 $2m$的小球分别推动同一木块在同一水平面上运动时，木块受到的摩擦力分别为 $f_1$、 $f_2$，则 $f_1$　     　 $f_2$（选填“大于”“小于”或“等于” $)$。

（4）图乙中的水平面如果绝对光滑并无限长，木块被撞击后在水平面上的运动情况是　       　。

图甲是研究“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。图乙是研究“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滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题：

（1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与          的关系；设计乙实验的目的是研究运动的小车与所受        的关系。
（2）甲实验是钢球通过木块被推动          的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过木块在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果               ，将永远做匀速直线运动。
（3）我们知道物体的质量和它的速度都能影响物体的动能，请在下面的横线上写出怎样研究物体的动能与质量的关系？                    。

在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如表所示．

序号	钩码重G/N	钩码上升的高度h/cm	弹簧测力计的示数F/N	弹簧测力计移动的距离S/cm
1	2	5	0.6	25
2	4	8	1.1

（1）在表格的空格处，填上合适的数据．
（2）在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．

（3）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量沿      方向      拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数；第1次实验测得滑轮组的机械效率为      ．
（4）如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组下，根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在      范围内．

如图所示是某同学“探究斜面”实验装置图．实验前他做了如下猜想：

A．斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关．
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜度有关．
他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿斜面向上做匀速直线运动，分别做了四次实验，并记录实验数据如下：

实验次数	斜面倾斜程度	斜面粗糙 程度	木块重量G/N	斜面高h/m	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	较缓	木板表面	2	0.1	0.6	0.5	0.2	0.3	67%
2	较陡	木板表面	2	0.2	1	0.5	0.4	0.5	80%
3	最陡	木板表面	2	0.3	1.4	0.5	0.6	0.7	86%
4	最陡	毛巾表面	2	0.3	1.6	0.5

 
（1）实验中，测有用功和总功的原理是_______，测机械效率的原理是______________。
（2）请将上表所缺的数据补充完整．
（3）比较        两次实验可知猜想A是正确的．
（4）比较1、2、3次实验得到的结论是：当斜面粗糙程度、木块重量相同时，斜面越平缓沿斜面的拉力越_________，机械效率越___________．
（5）从数据分析可知使用斜面可以省________，但不能省______。（选填“力”和“功”）

为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，小明利用长木板、刻度尺、弹簧测力计、小车A、木块B等器材设计了如下图所示的实验装置。请你回答：

（1）实验中如何改变斜面的倾斜程度____________________.
（2）为了分析数据得出结论，请你帮助他设计出记录数据的实验表格。
（3）根据所测物理量写出在这个探究实验中需要计算的物理量的表达式       

小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：

物理量 次数	钩码总重G/N	钩码上升的高度h/m	测力计示数F/N	测力计移动距离s/m	机械效率h
1	4	0.1	1.8	0.3
2	6	0.1	2.4	0.3	83%
3	4	0.1	1.4	0.5	57%
4	4	0.2	1.4	1.0	57%

 
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_________拉动弹簧测力计，且在且___________（静止时/拉动时）读数。
（2）第1次实验测得的机械效率为_______。
（3）分析表中数据可知：第2次实验是用________图做的；第4次实验是用______图做的。（选填“a”、“b”或“c”）
（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率________。
（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_________。