初中物理机械能和其他形式能的转化实验题

某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为 $m_1<m_2=m_3$，实验的情景如图所示。

（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是　　（选填“转换法“或“类比法” $)$。

（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的　　有关。

（3）小铁球 $m_3$落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为　　能。

（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度 $h$和下落时间的平方 $t^2$的数据如下表，分析数据，写出 $h$与 $t^2$的关系式为　　。

实验次数	1	2	3	4	5	6
$h/$米	2.45	4.9	7.35	9.8	12.25	14.7
$t^2/$秒 ${}^2$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0

如图甲所示，是测动滑轮机械效率的示意图。它用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A’位置匀速竖直上升到B’位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图22乙所示。请你根据该实验完成下列问题。

（1）弹簧测力计的示数是    N。
（2）钩码上升的距离是      cm。
（3）拉力F做的功是         J。
（4）该动滑轮的机械效率是         。

赵显同学学习了“功率”后，对测功率产生了兴趣，他请李沁帮忙，测他做俯卧撑时的功率。（每空1分，共4分）

（1）做俯卧撑时人的身体部分可以近似的看成是一个_________。（填一个简单机械的名称）
（2）所需准备的测量工具有体重计、刻度尺和________。
（3）赵显同学共做了20个俯卧撑，做前10个较快，后10个明显有点“力不从心”，则他做后10个俯卧撑的功率_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）整个20个的平均功率。
（4）体重是500N的沈思邈想粗略的测出自己做俯卧撑的功率，他先用刻度尺测出自己手臂的长约60cm，10s内做了8个俯卧撑，则他的功率约是________W。

如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．

(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．
(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?
(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?
（4）若工人师傅提升箱子的过程用了20s,工人拉力做功的功率是多少？

五一节，小瑞在公园里看到小朋友们荡秋千时不停地往复摆动．他想：秋千小角度往复摆动一次的时间与哪些因素有关呢？他提出了三种猜想：
猜想1：可能与小朋友的质量有关；
猜想2：可能与摆动的幅度有关；
猜想3：可能与绳长有关．
（1）为了验证猜想是否正确，他设计了如图a所示的装置，用系有细线（线长L可调）的小球来模拟秋千的运动进行了如下探究（摆动角度均较小）：
①如图a所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度一定，使小球从A点由静止释放，改变OA（O为固定悬点）的连线与竖直方向的夹角θ以改变小球摆动的幅度，测出小球在AB间往复运动一次所用的时间t与θ的关系如下表所示，由此可得出的结论是
           ．

θ/度	4	6	8	10
t/秒	2.0	2.0	2.0	2.0

 
②用细线系住一铁球，改变细线的长度，使小球以较小的幅度在竖直面内CD之间摆动，用频闪相机（保持曝光时间间隔相等）拍摄小球由C运动至D的过程中的位置如图b所示（除C位置外，其余细线未画出），由此分析可知，上述猜想      是正确的，其具体关系可表述为          ．

（2）请设计实验来探究秋千往复摆动一次的时间与小朋友的质量之间的关系，简述你的实验方案．
简要做法：    ；
判断方法：    ．

为了将放置在水平地面上、重G="100" N的重物提升到高处。小明同学设计了图24（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图24（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图24（丙）和（丁）所示。不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。
（2）在1～2s内，拉力F做的功W。
 

实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0~5N。另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。请写出主要实验步骤并设计实验表格。

如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G₁从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。

　　
每个动滑轮重         N，绳子能承受的最大拉力是         N。

阅读短文，回答问题：
过 山 车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢?
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低(如图13所示)。
像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
(1)过山车通过A点向上运动过程中，动能       (选填“变大”、“变小”或“不变”)；
(2)后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车运动过程中，将部分机械能转化为                           ；
(3)过山车旅行过程中，遇到紧急情况能够准确停下来，是由于                       ；
(4)过山车第一次下行后，是利用                          作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有                              (举一例即可)。

小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图a所示的滑轮组进行了

三次实验，实验数据如下表：

实验 次数	物重 G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	20
3	6	8	2.5	24

 
（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是         ,应为             ；
②滑轮组的机械效率与                              无关．
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图b所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变                                   ；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械        效率       （选填“相同”或“不相同”），理由是：                            

某兴趣小组用以下实验装置“探究从斜面上下滑的物块，在水平面上滑行的距离与哪些因素有关”。实验中让木块分别从不同高度由静止开始沿光滑斜面下滑，最终静止在与斜面相接的水平木板或铺上棉布的木板上。用刻度尺测量每次开始下滑时的高度h和在水平板面上滑行的距离s，记录如下表：

实验序号	水平板面材料	高度h/m	水平距离s/m
1	木  板	0.20	1.00
2	木 板	0.40	2.00
3	木 板	0.60	3.00
4	铺上棉布的板	0.20	0.50
5	铺上棉布的板	0.40	1.00
6	铺上棉布的板	0.60	1.50

（1）分析1、2、3次实验可得：木块在木板上滑行的水平距离s与在斜面上释放时的高
度h的关系式为s="     " ；
（2）比较1与4，2与5，3与6次实验可得：在斜面上释放的高度相同时，木块在水平
板面上滑行的距离与     有关；此实验过程中用到的物理探究方法是       。
（3）实验得出的结论是：                                                。