初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如甲图所示。请回答下列问题：

（1）从同一高度由静止释放的目的是        _，该实验的目的是研究铁球的动能大小与        （选填“质量”或“速度”）的关系。
（2）该实验是通过观察       的大小，来说明铁球对木块         的多少，从而判断出      （“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。
（3）若水平面绝对光滑且不计空气阻力，该实验能成功吗?答：                      
（4）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行? 答：          若他按此方案操作，他会看到的现象是：              

探究物体的重力势能（甲、乙、丙三物体的质量关系为：m_甲=m_乙<m_丙，木桩起始位置高度相同）
（1）比较图中A、B两木桩扎入沙坑的深度，可以得出的结论是：质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就     ．
（2）如果在图中所示B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，     （选填“能”、“不能”）说明乙、丙的重力势能相同，你的理由是     ．

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_____________________________________ 。

(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．

同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图1所示）．小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏．结果发现小军的笔弹得高一些，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？

小文猜想：
①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；
②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关．
（1）小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图2所示的实验，此实验是为了验证猜想  ，实验中弹性势能的大小是通过  来体现的．
（2）请你设计一个实验方案来验证另一个猜想（写出简要的实验步骤，分析可能出现的现象并得出结论）．

利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”．将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L都相同，θ₁＜θ₂，球A、B的质量分别为m_A、m_B（m_A＜m_B）．
（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置．说明两小球在摆动过程中的速度大小与小球的     无关．
（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，可得出结论：     ．
（3）如图乙、丙所示，是为了探究：     与     的关系．

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。

小明想要探究如图所示弹簧上小丑的振动周期（来回振动一次的时间）与什么因素有关。
小明反复打开盒盖观察几次后，猜测小丑的振动周期可能与小丑的质量和初始位置有关。

甲   乙    丙	实验序号	甲	乙	丙
振动周期/s	0.4	0.4	0.4

 
（1）本实验需要用的测量工具是刻度尺和      .
（2）为探究小丑的振动周期是否与质量有关，小明选用质量     （相同/不同）的小球和一根弹簧按如下步骤进行实验：
①将小球固定在弹簧的末端，并压缩弹簧，测量小球振动周期；
②换用其他的小球重复操作，比较每次测量的周期。
同组的小芳发现，小明的实验方案有问题，还需要进一步完善，你觉得该如何完善这个方案呢？                                   。
（3）为探究小丑的振动周期是否与初始位置有关，实验步骤如图甲、乙、丙所示（点O是小球平衡位置，点A、B、C是松手时小球在弹簧上的最初位置，点A^/、B^/、C^/是小球弹起的最高点），测量在不同位置松手时小球的振动周期，并将数据记录在下表中。分析实验数据可以得出：小丑振动周期与其初始位置      （选填“有关”或“无关”）。

如图所示是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）有静止开始释放的目的是：使小球到达斜面底部时的速度__________．
（3）小球推动木块，最后静止时的位置如图甲、乙所示，分析可知小球的动能与速度的大小__________（选填“有关”或“无关”）．
（4）如图丙所示，质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜，根据上面的探究可知，飞行的扑克牌一定具有____________的速度（选填“较大”或“较小”）．

如下图甲、乙、丙三组实验：


（1）甲组图中要求小车从斜面的同一高度滑下，结果小车在不同水平表面上运动的距离却不相同。根据这一实验现象得出的结论是: 平面越光滑，小车运动的距离就越远。这进一步说明：运动的小车受到的阻力越                ，速度减小的也越                。
（2）乙组图是探究                的实验。由D、F两图可得出结论是                。本实验中要求水平拉动测力计使物体在水平面上做匀速直线运动，其目的是为了                。
（3）丙组图实验中通过物块B被下落的小铁球A推动距离的远近，来反映小铁球A具有的                大小。甲、丙两组实验中均要求小车和小球从斜面的同一高度释放，这样做的目的是使它们刚运动到水平面上时具有                。

观看了电视播放的飞机在空中水平飞行投弹攻击地面目标的军事学习后，军事迷小兵对炮弹离开飞机后影响其水平飞行距离大小的因素产生了两个猜想：①飞机水平飞行的速度越大，炮弹离开飞机后飞行的水平面距离越远；②炮弹离开飞机后飞行的水平距离跟飞机飞行高度有关。为了验证猜想，小兵在老师的指导下进行了如图所示的实验：

①让水球从光滑斜槽上的A点自由滑下，经C点后沿水平方向运动离开斜槽，最后落在地面上的P₁点。
②保持斜槽的高度不变，让小球从斜槽上的B点自由滑下，经C点离开斜槽，最后落在地面上的P₂点。根据所学知识可知，小球经过C点的速度       （选填“大于”、“等于”或“小于”）上一步中小球经过C点的速度，由此可证明猜想①是        （选填“正确”或“错误”）的。
③为验证猜想②，应控制小球离开C点时       的大小不变。小兵增加h的高度，仍让小球从A点自由滑下，此时小球落在地面上的P₃点，比较OP₃和       （选填“OP₁”或“OP₂”）可得结论：飞机飞行的高度越高，炮弹离开飞机后飞行的水平距离越      （选填“大”或“小”）。

小春发现高速公路常有如图1所示的限速警告标志，他问爸爸：为什么在相同的道路上行驶的汽车却会有不同的最高时速限制呢？爸爸告诉他：大车质量大，惯性大，如果速度太快的话，遇紧急情况时不能及时停下来，极易造成交通事故．小春想：这就是说在相同情况下大车要停下来所用的距离比小车要长？为此，他设计了如图2所示的装置及以下探究方案：

①让一辆小车从光滑斜面上某位置由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₁；
②给小车车厢里添加适当的钩码，并使小车从同一高度由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₂；
③再继续增加钩码数量，重复步骤②；
④比较各次水平运动距离s的大小，归纳出结论．
对于上述探究方案，请你作答：
（1）给小车添加钩码的目的是：            
（2）让小车从同一高度下滑的目的是：             
（3）小车在水平面上运动的过程中机械能转化成了      能．
（4）假设各次小车在水平面上运动时所受的摩擦力均相同，则s_{2_____________} s₁（选填：“＞”、“=”或“＜”），原因是：                          ．
（5）小春的探究方案合理吗？      ．为什么？                 ．

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。如下图所示，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）两个实验可以初步得出，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________________________。

按要求完成下面实验题：
（1）在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图（甲）所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向       边旋一些（选填“左”或“右”）。调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验。你认为第       组实验更好，理由是该组更方便于             。
（2）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小云让质量不同的铁球从斜面的相同高度由静止释放，撞击同一木块，如图丁所示。本实验要探究的是物体动能的大小与物体         的关系；物体动能的大小是通过                          来反映的，这里运用的研究方法是          法。

按要求完成下面实验题： 
（1）在研究杠杆平衡条件的实验中：把杠杆挂在支架上，实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下倾，可将右端螺母向   边旋转（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡。使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量        ；实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆平衡后，在杠杆左边离支点2格的A处挂了3个钩码，如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，你的做法是：                    。（写出一种方法）

（2）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小云让质量相同的铁球从斜面的     高度由静止释放（填“相同”或“不同”），撞击同一木块，如图乙所示。本实验要探究的是物体动能的大小与物体             的关系。