小明猜想物体的重力势能大小可能与物体的质量及被举的高度有关.为了验证自己的猜想,他进行了如下实验,让两个不同质量的锥子分别在两个不同高度自由下落,扎到下方四本相同的旧书上,书因此被扎出孔,分析这些被扎孔的不同,如图所示.
(1)若比较甲和乙,这是通过控制 不变,来探究重力势能的大小与 的关系;
(2)在(1)中,小明不仅比较了甲、乙,还比较了丙、丁,他这样做的目的是 .
(3)小明设想了以下两种方案来判断物体重力势能的大小,你认为最佳的一种是( )
A.测出书上被扎孔的深度; B.数出被扎孔的纸的页数.
老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后,小光想:小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢?为了探究此问题,他设计了以下实验装置:将无弹性的细线上端固定在铁架台上,下端拴住小球,使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块,如图乙所示.(不计细线固定端的摩擦与空气阻力)
(1)小光将长为l的细线拉至水平状态静止时,小球具有的机械能是以________能的形式存在.
(2)释放小球后,木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s,在此过程中木块克服_______力做功.
(3)小光多次改变拴小球的细线长度,并调整细线固定端的位置,每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放,使它摆动到相同的最低点撞击同一木块,测出木块被撞击后运动的距离,通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小.请你分析小光的实验方案是否可行?________,理由是:________.
在图中,甲是用绳和木棍体验“滑轮组”威力的装置;乙是正在旋转着升降的滚摆;丙是用于“探究水和沙子吸热升温的属性”的装置:
(1)图甲证明了 ;
(2)图乙说明了 ;
(3)图丙的实验中用加热时间的长短表示物质 。
基础问答、作图和计算
(1)射箭运动员用力拉满弓,从能量转化的角度分析,这是为了让弓具有更大的 ,可以更多地转化为箭的 ,将箭射得更远。
(2)如图,物体 、 在力 作用下,以相同的速度在水平面上向右做匀速直线运动。请画出物体 在水平方向上的受力示意图。
(3)我国“蛟龙号”载人潜水器下潜至 深的海水中,若海水的密度取 ,潜水器受到水的压强大小约是 。
在“动手动脑学物理”课外实践活动中,小华想探究“重力势能与哪些因素有关”,他做出以下猜想:
A.物体重力势能的大小可能与物体被举高的高度有关;
B.物体重力势能的大小可能与物体的质量有关.
老师给小华提供了质量不同的两个小钢球和装满松软细沙子的木箱,小华按如图情景进行实验:每次都将木箱中的细沙抹平,再让小钢球从距地面H高处由静止释放,小钢球砸进细沙并陷入其中,测出小钢球在细沙中下陷的深度d和释放前小钢球的高度H.下表是他实验过程的数据记录:
实验序号 |
小钢球质量m/g |
释放前小钢球高度H/cm |
小钢球在细沙中下陷的深度d/cm |
1 |
50 |
60 |
1.6 |
2 |
50 |
80 |
1.8 |
3 |
50 |
100 |
2.4 |
4 |
100 |
100 |
4.1 |
(1)分析表中2、3两次实验,小华可以得到的结论是:
(2)实验中小钢球的重力势能无法直接观察,小华是根据小钢球在细沙中
来间接判断出小钢球重力势能的大小,这种探究方法称为转换法.下列四个研究实例中,也用到了该探究方法的是
A.认识电流时,用水流进行类比;
B.根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场;
C.在学习蒸发和沸腾时,通过比较得出蒸发和沸腾的异同点;
D.在研究动能的影响因素时,比较木块被钢球推出的距离判断铜球动能的大小
【湖北省荆州市2015年中考物理试题】孝定同学在探究“机械能及其转化”实验时,设计并进行了以下实验.
(1)如图甲,质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下,到达斜面底端的速度为v,此过程只有动能和重力势能相互转化.如果小球在斜面顶端时重力势能为mgh,在斜面底端时重力势能为零,动能为mv2。且h=0.2m,g=10N/kg,则小球滑到光滑斜面底端时的速度为 m/s。
(2)如图乙,将小球以一定的速度v0沿水平方向抛出,小球运动过程中也只有动能和重力势能相互转化.时间t内小球在水平方向运动的距离为x=v0t,在竖直方向下落的高度为y=gt2,则y与t2的关系可用丙图中的图线 表示。
(3)如图丁所示,小球沿光滑斜面AB由A点静止自由滑下后进入光滑水平桌面BC,已知小球经过B点时速度大小不变,小球从C点水平抛出后落在水平地面E点,地面上D点在C点正下方,已知CD竖直高度为1.25m,θ=30°,g=10N/kg,若要求DE间的距离大于2 m,则斜面AB的长度至少为 m。
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 _(选填“相同”或“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,在其他因素相同时,需选用 不同的两根弹簧,实验时将两根弹簧压缩 (选填“相同”或“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 (选填“能”或“不能”)达到探究目的.
李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”.同学们猜想:弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关.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)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.
(2)对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧,物体P分别压缩弹簧至同一位置B点,从静止释放,运动到D点.分别测量 之间的距离,改变压缩量,重复试验,分析数据得到:弹性势能与弹簧粗细有关.
如图所示,用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”实验。①为该实验是通过观察比较____来间接判断物体重力势能大小的。②实验中采用质量不同的木块,是为了探究物体重力势能大小与物体____的关系,操作时应该让木块从____(选填“相同”或“不同”)的高度自由下落。③若要利用上述器材探究物体重力势能大小与物体高度的关系,你的做法是: 。
小明看到运动员拉弓射箭时,拉弓得越弯,箭射得越远.小明猜想:弹性势能的大小可能与物体的弹性变有关.
(1)为验证其猜想是否正确.他设计了如下实验(弹簧被压缩后未超过其弹性限度);如图所示,将同一个弹簧压缩 (选填“相同”或“不同”)的长度,松开后小球碰到同一位置的相同木块上,分别比较木块 ,从而比较弹性势能的大小.
(2)若水平面绝对光滑,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的.
(3)实验中小车推动木块移动一段距离后都要停下来,这一过程中是 能转化为 能.
在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中,采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为 的小球悬挂起来,将小球从位置 拉到位置 ,由静止释放小球,观察小球从 的过程中的高度和速度的变化,并测出了小球在 、 、 三个位置时动能和重力势能的值,从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化,数据如表所示。
运动过程或位置 |
|
|
|
|
|
动能 |
0 |
增加 |
4.98 |
减少 |
0 |
重力势能 |
5.00 |
减少 |
0 |
增加 |
4.97 |
(1)小球在图中的 位置,受到 个力的作用。
(2)从实验中可以看出,小球从 的过程中速度不断增加,高度不断降低,这个过程中是重力势能逐渐转化为 ;在能量转化的过程中,机械能在逐渐减少,这主要是小球由于受到 造成的。
(3)在实验中,如果换用质量为 的小球,其他条件不变。那么,小球到达 位置时的机械能 质量为 的小球到达 位置时的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于” 。
如图所示,结合图中的实验情景,按要求回答下列问题:
(1)图甲:空易拉罐浸入水中越深,排开的水越多,手施加的压力越大,这表明:易拉罐所受浮力的大小与 有关。
(2)图乙:滚摆在上、下运动的过程中,其 能与 能相互转化。
(3)图丙:向一杯清水中滴入一滴蓝墨水,很快会把整杯清水染成蓝色,这一现象表明 。
(4)图丁:用此实验装置可研究电阻与导体 的关系。
小明看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远.小明猜想:弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
(1)为验证其猜想是否正确,他设计了如下实验(弹簧被压缩后未超过其弹性限度);如图所示,将同一个弹簧压缩_________(选填“相同”或“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,分析比较木块_________ ,从而比较弹性势能的大小。(2)若水平面绝对光滑,本实验将_________(选填“能”或“不能”)达到探究目的.
(3)小明根据实验现象认为:小球推动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_________的(选填“正确”或“错误”),理由是_____________________________________ 。
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。
(4分)(1)当要研究的物理量不易直接测量时,都需要想办法把它们的大小间接显示出来.
例如:甲实验是让木块在木板上做________________运动,通过弹簧测力计的示数间接显示滑动摩擦力的大小;乙实验中球动能的大小是通过______________间接反映出来的.
(2)当要研究的物理量与多个因素有关时,都要采取一定措施控制变量.
例如:要研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,就要多次改变压力大小,同时控制接触面的粗糙程度不变.做实验时我们改变压力大小的具体办法是___________________;要研究动能跟质量的关系,就要改变物体质量,同时控制速度不变.具体办法是:换用不同质量的球,让它们从______________由静止滑下.