初中物理探究影响物体动能大小的因素实验题

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　　　　                           　　。

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_______________________________________。

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            。

在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；如图乙是利用斜面“探究动能大小与哪些因素有关”；如图丙是“测定斜面的机械效率”．

（1）在甲、乙实验探究中，都有让小车从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是什么？
（2）在甲、乙实验探究中“阻力对物体运动的影响”和“小车动能的大小”分别是由什么来显示的？
（3）下表是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，请你完成表中①②处的数据，分析表中数据，写出实验结论．

斜面倾斜程度	木块所受重力G/N	斜面高度h/m	沿面拉力F/N	斜面长L/m	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
较缓	5	0.2	2.1	1	1	2.1	48%
较陡	5	0.5	3.6	1	2.5	①	69%
最陡	5	0.7	4.3	1	3.5	4.3	②

在研究物体的动能与哪些因素有关的实验中，小华首先猜想：
A．物体的动能可能与物体的质量有关
B．物体的动能可能与物体的速度有关
C．物体的动能可能与物体的材料有关
为了验证猜想，小华设计了以下探究实验：
让小球从斜面上某一高度静止释放，撞击静止在水平面上的木块，实验过程如图甲、乙、丙、丁所示．图中m₁＜m₂、s₁＜s₂、s₁＜s₃、h₁＜h₂，水平面上所用的木块是同一木块．

（1）小华通过比较甲和乙得出的猜想         （填猜想序号）是正确的．
（2）小华通过比较        两次实验，得出猜想A是正确的．
（3）你认为通过比较          两次实验，可以验证猜想C是错误的．
（4）小华在本次实验中是通过观察                     来判断小球动能大小的．

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小亮同学设计了如图甲、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，请你对以下问题进行解答：

（1）选择甲、丙两图所示实验进行比较，是用来研究       带来的安全隐患。
（2）选择甲、乙两图所示实验进行比较，可以得到的结论是              。

某兴趣小组提出利用“研究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材(斜面、木块、不同质量的小钢球)来探究“影响重力势能大小的因素”的设想。请你帮助完成如下实验方案：

（1）实验中通过观察      的大小，来判断小球重力势能的大小。
（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是___________________。
（3）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图        ，具体的操作方法是让小球从 __________（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。
（4）要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图________，具体的操作方法是让小球从_________（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。
（5）通过比较分析可以得出的结论是_____________________________。

请仔细阅读材料，根据材料提供的信息回答问题：
小文借助速度传感器和其他仪器，进行“影响动能大小的因素”的实验。多次测小车质量、小车在水平面上运动的初速度和滑行的距离，数据如表1和表2所示。

(1)该实验过程中，小车在平面上运动的初速度是通过改变 （选填“高度” 或“质量”）来改变的。分析实验数据得出：动能大小与物体的质量和运动的速度有关．且速度对动能影响较大。那么动能与质量和速度之间又有怎样的定量关系呢？
通过查阅瓷料知道：动能与物体的质量成正比，与速度的二次方成正比，其表达式为：E_k=1/2mv²。小文有一个质量为0.8kg的遥控玩具车，在水平地面上以5m/s的速度匀速前进，其动能为      J
(2)实验中，小车在水平面上运动一段距离后静止下来，是由于克服摩擦做功，消耗了小车的动能，且做功的多少就等于减少的动能，即W=E_k1一E_k2质量是2×10^-3kg的子弹，以300rn／s的速度射入厚木板，射穿后的速度是100m／s。子弹穿过木板的过程中，克服摩擦阻力所做的功为       J。

在探究物体动能大小与质量的关系时，利用如图所示的装置，让不同质量的钢球，从同一斜面同一高度由静止滚下，撞击水平面上的木块。

（1）实验中，通过观察                      比较小球动能的大小。
（2）通过观察甲、乙两图的实验现象，可得出结论：在        相同时，物体的质量越大，动能越大。
（3）交通规则中“禁止超载”就是通过限制车辆装货物的质量，减小车辆的惯性和      ，防止造成重大伤害。

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究：

（1）实验中，通过比较小车推动木块距离的远近，来判断小车动能的大小，这种常用的实验方法是    法(选填“控制变量法”或“转换法”)。
（2）为了研究汽车超速问题，实验中应选择      两个图进行比较，得到的结论是：小车的质量一定时，速度越大，则动能越大；
（3）为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结是：              。

如图所示是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置示意图。

（1）该实验的研究对象是   ，它的动能大小是用   来反映的；
（2）在探究速度对动能的影响时，应采取控制变量的方法，具体操作是：保持   不变，多次改变   进行实验。
（3）若要探究动能和质量关系，做法是   。

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；实验得到的结论是___________________________．
（2）用来研究超载安全隐患时，需要控制的变量是____________，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_______________________．