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人教八下物理 第十一章 机械能的相关实验 试卷
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人教版八年级物理下册第十一章《功和机械》学科核心素养实验题专题训练(含答案详解)
机械能的相关实验 专训
典型例题选讲
1.在“探究物体动能的大小与哪些因素有关“实验中,小丽同学设计了如图所示甲、乙两次实验。让铁球从同一斜面上相同高度处由静止开始向下运动,然后与放在水平平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平平面上共同移动一段距离后静止(实验中)。
(1)让铁球从同一斜面上相同高度处由静止开始向下运动的目的是:______;
(2)该实验是通过观察______来比较铁球动能的大小,从而得出结论的;
(3)通过两次实验可以得出的初步结论是:______。
【答案】 使铁球在水平平面上开始运动时的速度相等 铁球与纸盒在水平平面上共同移动的距离 在速度相同时,质量越大,动能越大
【详解】
(1)[1]本实验探究的是动能与质量的关系,两铁球的质量不同,让两铁球从同一斜面上相同高度处由静止开始向下运动,目的是使两铁球在水平平面上开始运动时的速度相等。
(2)[2]本实验采用转换法,通过观察铁球与纸盒在水平平面上共同移动的距离来比较铁球动能的大小。
(3)[3]对比甲、乙两图,甲图铁球与纸盒在水平平面上共同移动的距离较大,可知在速度相同时,质量越大,动能越大。
2.某同学研究“重力势能大小与哪些因素有关”的实验。如图所示,大小不同的铁球从各自的高度由静止落下,掉在装有沙子的盘中。请根据图片回答:
(1)根据图片所示,通过观察______来判断小球重力势能大小;
(2)比较A与B两图,可以探究重力势能大小与小球______的关系;
(3)比较B与C两图,可以探究重力势能大小与小球______的关系。
(4)该同学总结八年级学习的物理探究实验发现:当要研究的物理量不易直接测量时,都要想办法把它们的大小间接表示出来,如图所示探究动能的大小与什么因素有关。
该实验中小球动能的大小是通过观察比较物块B______反映出来的,当要研究的物理量与多个因素有关时,都要采用______法。在研究小球动能的大小与速度的关系时,就要多次改变速度的大小,同时控制小球的______不变;如果要研究动能的大小与质量的关系,则需要控制小球撞击时的速度不变,具体的控制方法是______。
【答案】 沙面的凹陷程度 高度 质量 在水平面上移动的距离长短 控制变量 质量 让质量不同的小球在斜面同一高度静止释放
【详解】
(1)[1]小球的重力势能越大,撞击沙子时沙子下陷的深度越深,所以我们可以通过沙面下陷的深度来反映小球重力势能的大小。
(2)[2]比较A与B两图,两小球的质量相同,改变了下落的高度,所以研究的是重力势能和高度的关系。
(3)[3]比较B与C两图,两小球下落高度相同,改变了小球的质量,所以研究的是重力势能和小球质量的关系。
(4)[4]若小球动能越大,撞击木块时木块被撞出的距离越远,所以可以通过木块被撞出的距离来反映小球动能的大小。
[5]若一个物理量被两个及两个以上的因素决定,研究某个因素和这个物理量关系时,所使用的方法是控制变量法。
[6]在研究小球动能的大小与速度的关系时,根据控制变量法,应该保证质量不变,并改变速度。
[7]要研究动能的大小与质量的关系,应该改变质量,并通过让小球从斜面同一高度由静止滚下来保证小球到达水平面时速度相同。
机械能的相关实验核心素养训练题
1.某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中,准备的器材有:质量分别为m、2m两个钢球,木块和斜面等。实验过程如图:
(1)本实验是通过______来反映钢球动能大小的;
(2)为了探究物体动能大小与质量的关系,应选择______两图进行实验分析;
(3)实验中为了探究动能大小与速度的关系,应让质量相同的钢球,从同一斜面______(填“相同高度”或“不同高度”)由静止滚下。实验现象表明:当质量一定时,钢球速度越大,动能越______。这个结论可用解释汽车______(填“超速”或“超载”)带来的危害;
(4)实验装置中,如果水平面光滑,能否完成本实验的探究内容?并说明理由。______。
2.小晶晶同学为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患,设计了实验装置如图所示:将小车从斜面上高h处由静止释放,运动至木板上后与木块碰撞,通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法,得到了虚线框内的四个实验场景。
(1)在用来研究超载安全隐患时,应选用场景①和___________(选填“②”、“③”或“④”)进行实验;交通运输中,在速度相同情况下汽车的___________越大,其动能就越大,行驶时危险就越大,因此严禁汽车超载是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段;
(2)在用来研究超速安全隐患时,应选用场景③和___________(选填“①”、“②”或“④”)进行实验;在质量相同情况下汽车的___________越大,其动能就越大,行驶时危险就越大,因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的另一个重要手段;
(3)在实验中,小车动能越大,发生碰撞时对木块所做的功就越___________,木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长。这是利用___________(“控制变量法”或“转换法”)研究方法来判断动能的大小。
3.小明设计了如图1所示的实验装置探究“动能大小与哪些因素有关”,将小车从斜面上高h处由静止释放,运动至水平木板上后与木块相碰撞。通过在同一小车中增减砝码、改变小车释放高度等方式,得到了如图2所示的三个实验场景。
(1)本实验通过比较 ______ 来比较小车动能大小,下列实验中用到此方法的有 ______ ;
A.鼓面上的纸屑弹跳越高,说明鼓面振幅越大
B.电阻一定时,探究电流与电压的关系
(2)场景②、③可用来探究动能大小与 ______ 的关系,实验时小车中所放置砝码的质量______(选填“等于”或“不等于”);
(3)小明继续进行了实验,探究动能大小与另一个影响因素的关系。则场景①中小车高度,所放置砝码质量可为 ______ 。
A. B. C.
4.小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,选用质量不同两个钢球m和2m,分别不从同的高度h和2h由静止开始放下,观察木块被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。
(1)小明通过观察__________来判断小球动能的大小,他利用的研究方法是_______;若水平面绝对光滑,本实验将______(能/不能)达到探究目的。
(2)由甲、乙两图可得实验结论:物体的动能大小与_____有关。
(3)小明由乙、丙两图得出实验结论:物体的动能大小与质量有关,她的看法是否正确?_______(正确/错误),理由是:________。
5.在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中,让小球由静止开始沿斜面向下运动去撞击水平面上的木块,实验步骤如图甲、乙、丙所示。
(1)实验中,木块被撞击后运动的距离越远,说明刚要撞击木块小球具有的动能越_____。
(2)若要探究动能大小与速度的关系,应选择图_____和_____(两空选填:“甲”、“乙”或“丙”)进行实验。
(3)甲,乙,丙三幅图中,木块在水平面上从开始滑动到最后静止的过程中,木块受到水平面的摩擦力的大小关系是_____,克服摩擦力做功最多的是_____
(4)本实验装置的水平面如果绝对光滑,将不能完成实验得出结论,原因是_____。
6.现有长木板、木块、钩码、弹簧测力计、小车、毛巾、棉布、斜面等实验器材。
(1)小明选择其中部分器材,组装后如图A所示,他想研究的问题是___________,实验中毛巾的作用是改变___________拉动木块,观察比较图甲、乙可知___________。
(2)小宇选择其中部分器材进行“探究阻力对物体运动的影响”的实验,如图B所示,实验中让同一小车从同一斜面的同一高度处滑下的目的是使小车___________;三次实验中小车静止时的位置如图所示。通过观察比较实验现象,并进一步推理可知若水平面绝对光滑,则小车会___________。
(3)小华想探究“动能大小与哪些因素有关”,他选择器材做了图C所示的实验,该实验的目的是研究小车的动能的大小与___________的关系,根据观察的实验现象可得出的实验结论是___________。
7.在研究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小阳用同一实验装置,让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒,如图甲、乙所示。请完成以下实验。
(1)通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近,可得出:质量相同时,物体的 ________ 越大,动能越大。对比甲、乙两次实验还可以得出:质量相同时,物体位置越高,重力势能 ________ 。在甲、乙两次实验中,硬纸盒所受滑动摩擦力 ________ (选填“相同"或“不同”)。
(2)如果做图乙实验时,硬纸盒被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成硬纸盒损坏,改进图乙实验再与图甲实验对比。在不改变木板长度的情况下,应采用以下 ________ 方法。
A.换用质量更小的钢球 B.给水平木板铺上毛巾
C.适当降低钢球的高度 D.换用一个较重的硬纸盒
(3)若要探究影响动能大小的另一因素,具体的操作方法是;选择两个不同的钢球,从同一斜面的 ________ (选填“相同”或“不同”)高度由静止滑下。
(4)小阳在原硬盒的上表面粘上砝码,设计了如图丙所示实验,探究影响滑动摩擦力大小的因素,通过比较甲、丙两次实验可得出:滑动摩擦力大小与 ______ 有关。
8.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的______相同,为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球______;
(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时,______;
(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图______(选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是______;
(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功______(选填“相等”或“不相等”);若水平面绝对光滑,小车将做______运动。
表面
毛巾
棉布
木板
摩擦力
最大
较大
最小
小车运动距离
最近
较远
最远
9.(8 分)在一次物理兴趣小组活动中,某组同学给大家展示了“探究阻力对物体运动的影响”实验,如图所示。
(1)实验中每次都使同一辆小车从斜面的____高度由静止自由滑下,目的是使小车到达水平面时具有相同的_______。
(2)按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的内容如下表∶
接触面材料
小车受摩擦力情况
小车在水平面运动的距离s/cm
毛巾
大
20.2
棉布
较大
40.0
木板
小
90.1
分析表中内容,得到的实验结论是∶在其他条件相同时,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越___ ;进一步推理出的结论是∶运动的小车不受阻力作用时,将_____。早在300多年前,意大利物理学家___就通过实验和科学推理的方法研究过“力和运动的关系”。本实验所运用的实验方法和科学推理的方法还可用于研究_____(填写实验名称即可)。
(3)上述实验除用到实验推理的方法外,还用到了控制变量法和_________法。
(4)实验中若再添加一小木块,就可用图丙装置来探究“动能与速度的关系”。具体的操作是让同一小车从斜面的___________由静止自由滑下,去撞击置于木板表面相同位置的木块并进行比较。
10.如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。
(1)原理:运动的钢球A碰上木块B后,能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能就越大,通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于____(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)步骤:
①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越______,木块B被撞得越远;
②改变钢球的质量,让不同的钢球从___ (选填 “同一”或“不同”)高度由静止开始滚下,质量越大的钢球将木块B撞得越远。
(3)结论:通过多次实验表明,质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能________。
11.小薛和小程同学在探究“动能的大小与什么因素有关”时,提出了如下猜想:
猜想一:动能的大小可能与物体的质量有关;
猜想二:动能的大小可能与物体的运动速度有关。
为了验证他们的猜想,老师提供了如下器材:刻度尺、斜槽、较光滑的长木板、粗糙的长木板、小木块、质量不同的小钢球若干个,实验装置如图所示。请你帮助他们完成下列内容:
(1)让钢球从高为h的斜面由静止开始滚下,碰上水平面上静止的木块,如图。实验时通过观察_____移动的距离来判断_____动能的大小;(均选填“钢球”或“木块”)
(2)对于老师提供的长度相同的较光滑长木板A和粗糙长木板B,为了使实验顺利进行,他们应选择长木板_____(选“A”或“B”);
(3)小薛同学为了验证猜想一,他将质量不同的钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下,实验记录数据如下:
钢球的质量m/kg
0.1
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
木块滑行的距离s/m
0.12
0.11
0.12
0.12
0.11
0.11
0.12
他根据以上实验数据得出“物体的动能大小与质量无关”的结论,这个结论是_____(选填“正确”或“错误”)的,因为_____;
(4)为了验证猜想二,小程同学让同一钢球从斜面的不同高度由静止释放,高度h越高,木块被撞得越远,由此可得出的结论是:_____。
12.在探究动能与速度的关系时,如图所示,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑:
(1)实验中通过观察 ______ 来比较小车的动能;
(2)小明两次实验操作,第一次木块A被撞得远,木块受到的摩擦力为f1;第二次木块A被撞得近,木块受到的摩擦力为f2,则f1与f2的大小关系是f1______ f2(选填“>”“<”或“=”);
(3)小明利用上述器材还准备探究阻力对物体运动的影响,为完成探究任务,小明需要从下面提供器材中选择的器材有 ______ (填序号)。提供器材有:①砝码;②毛巾;③弹簧测力计;④棉布。
13.在探究物体动能大小跟哪些因素有关的实验中:
(1)如图所示,该实验的研究对象是_________,小明通过观察_________被推动的距离来判断物体动能的大小(均选填“小车”或“木块”);
(2)木块被撞后沿水平面运动的过程中,木块受到的摩擦力对木块做功的功率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)假设实验装置的水平面可选对象有:①粗糙的木板、②平滑的玻璃、③绝对光滑的平面,不能选择的序号是_________,原因是_____________;
(4)小明在“探究动能大小与质量是否有关”时采用的方案是:让同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,撞击水平面上的木块,发现:木块滑行的距离不一样远。根据上述现象,下列判断正确的是( )
A.动能大小与质量无关,一定与其他因素有关
B.动能大小与质量有关,一定还与其他因素有关
C.不能判断物体动能大小是否与质量有关,动能一定与质量外的其他因素有关
14.小明所在的实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中,准备的器材有:质量分别为m、2m的两个钢球、木块和斜面等。实验过程如图甲、乙、丙所示。
(1)本实验是通过木块被撞距离的远近来反映 _____ (选填“木块”或“钢球”)的动能,这种研究问题的方法叫做转换法;
(2)小明进行甲、乙实验时探究的是动能与 _____ 的关系,得出的结论是 _______ ;
(3)小明根据乙、丙两图得出的结论是“物体的质量越大时动能越大”,他的看法是不正确 的,理由是: __________________________ ;
(4)实验过程中小明发现实验现象不明显,老师指出小明实验中木块被撞击后移动的距离差异较小,实验现象不明显,为确保实验有较明显的现象,可行的一种方案是 _______ ;
(5)有同学将实验装置改进成如图所示,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,来验证“动能与质量”的关系,该实验方案是 _____ (可行/不可行),若他按此方案操作,他会看到的现象是 _____ ;
(6)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上能滑行的距离不同(如表),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 _____ 。(选填“相等”或“不相等”)
表面
毛巾
棉布
木板
摩擦力
最大
较大
最小
小车运动距离
最近
较远
最远
15.小明在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验时,进行了如下操作:
(1)如图所示,让同一实心钢球A 从同一斜面不同的高度由静止滚下,让它撞击同一水平面上相同位置处的相同木块,比较其在水平面上运动的______,可以得出:其他条件一定时,运动物体的______越大,动能越大;
(2)上述实验中木块在两次被撞击移动过程中受到的摩擦力大小______(选填“相同”或“不同”)。小明还想探究影响动能大小的另一个因素,就需要两个______不同的钢球,才能顺利完成实验;
(3)若让同一钢球从斜面相同高度处滚下,推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动,小明发现水平面越光滑,木块移动的距离越______(选填“远”或“近”);若水平面绝对光滑,木块将做______运动。
16.用如图的装置来验证影响物体动能大小的因素.
(1)在此实验中是通过比较______来比较小球动能的大小.
(2)若要研究超载安全隐患,需要添加的一个器材是______.
(3)小球从斜面的同一高度由静止释放,其目的是______.
(4)该实验中物体的动能是指物体______(填“A”或“B)的动能,该动能是由______能转化而来的.
(5)该实验中物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B碰撞时______(填“碰前A”“碰后A”“碰前B”或“碰后B”)的速度,它是通过______(填“高度”或“质量”)来改变的.
(6)公共交通安全事故中,造成安全隐患的因素除汽车的“超载”外还有“超速”,通常情况下,高速公路边上限速牌上标示最高限速数值中,小客车的限速比大客车的限速______(填“大”或“小”).
17.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,实验的情景如图所示.
(1)通过观察小球陷人细沙的深度来反映重力势能的大小,应用的物理方法是______(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和下落时间的平方的数据如下表,分析数据,写出h与的关系式为______.
实验次数
1
2
3
4
5
6
2.45
4.9
7.35
9.8
12.25
14.7
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
18.小雨同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想.
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关;
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关;
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关.
为此小雨设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).
实验数据如下表:
实验
序号
铅球
代号
铅球质量/g
下落高度/m
陷入沙中的深度/m
①
200
0.5
0.1
②
400
0.5
0.25
③
200
1
0.2
④
200
1
0.2
(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过_____来反映的.
(2)为验证猜想二,应比较_____(填实验序号).得到的结论是:当物体质量相同时,_____.
(3)比较③④,得到的结论是_____.
19.沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时,提出了如下猜想:
猜想一:重力势能的大小可能与物体的质量有关;
猜想二:重力势能的大小可能与物体所在的高度有关;
猜想三:重力势能的大小可能与物体的运动路径有关.
他为了验证猜想,准备了如下实验器材:花泥(易产生塑性形变)若干块,刻度尺一把,体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m的小球一个.所用实验装置如图甲、乙所示.
为验证猜想,他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落,测得A、B小球陷入花泥的深度为h1和h2,如图甲所示;然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落,质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).测得C、D小球陷入花泥的深度均为h3,且h1
(1)本实验中,小球的重力势能大小是通过______来反映的;
(2)分析图甲所示的实验现象,可得出结论:当物体的_______、_______相同时,_______越大,重力势能越大;
(3)分析图乙所示的实验现象,发现两球运动的路径不同,但陷入花泥的深度相同,由此可知物体的重力势能与物体运动的路径_______(选填“有关”或“无关”);
(4)综合分析图甲、乙所示的实验现象,还可得出的结论是:____________.
20.探究影响物体弹性势能大小的因素,选择弹簧进行研究,将光滑水平面与光滑斜面连接,如图所示.
①将甲弹簧放置在水平面上,用小球压缩弹簧2cm,释放后,小球滚上A斜面,记录小球在斜面最高点时的高度,重复三次,取平均值记录在表中.更换B斜面,重复实验.
②压缩甲弹簧3cm,重复实验步骤①.
③换用不同弹簧,重复实验步骤①.
实验序号
弹簧
弹簧长度/cm
弹簧材料
压缩量/cm
小球到达斜面A的高度/m
小球到达斜面B的高度/m
1
甲
20
合金1
2
0.18
0.18
2
甲
20
合金1
3
0.40
0.40
3
乙
20
合金2
2
0.22
0.22
4
丙
30
合金1
2
0.12
0.12
5
丁
30
合金2
2
0.15
0.15
(1)实验中,通过观察__________判断弹簧弹性势能的大小.
(2)比较________(填实验序号),说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关.
(3)由实验结果可知,弹簧的弹性势能大小还与弹簧的____________有关.
21.在探究“弹簧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:弹簧弹性势能的大小与弹簧的形变程度有关;
猜想二:弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关.
为此,小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细相同)、小球、木块和长刻度尺,设计了如图所示的实验装置进行探究.实验中,木块的起始位置相同,最后得出如下表所示的实验数据.
实验次数
使用的弹簧
被压缩后弹簧的长度/cm
木块移动的距离
1
弹簧A
5
s1
2
弹簧A
8
s2
3
弹簧B
5
s3
4
弹簧B
8
s4
(1)由于弹性势能的大小不便用仪器直接测量,本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离,这种研究方法叫转换法.下列实验中也用到此方法的是________.
A.探究音调和频率的关系
B.探究影响压力作用效果的因素
(2)请将探究猜想一的方案补充完整:将_______(选填“两根不同”或“同一根”)弹簧压缩_______(选填“相同”或“不同”)的长度,放手后,小球被弹出,测出小球推动木块移动的距离进行比较.
(3)弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的________能.
(4)为了探究猜想二,可选用实验次数2和实验次数_____的数据进行比较分析,若木块移动的距离___,说明弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关.
22.探究篮球反弹性能的强弱与哪些因索有关?
【猜想与假设】
猜想一:可能与篮球的材质有关;
猜想二:可能与篮球的 _______ 有关;
【制定计划与设计实验】
在探究猜想一时,我们只选择材质不同、其他因素都相同的篮球.设计了以下实验方案.
方案一:其他条件都相同,用力向下拍不同的篮球,观察比较它们反弹后的高度;
方案二:其他条件都相同,将不同的篮球从同一高度自由下落.观察比较它们反弹后的高度
方案三:其他条件都相同,使不同的篮球反弹到相同的高度.观察比较它们所需自由下落高度.
【评估与交流】
(1)按照方案一探究,其不足之处是 ___________________________________________ 。
(2)按照方案二探究,篮球反弹后的高度越高,反弹性能就越 ____________ ;像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法,在物理学上,我们把这种研究方法称之为 _________________ ;
(3)按照方案三探究,篮球所需自由下落的高度越高,反弹性能就越 ___________ 。
【拓展应用】类比于机械效率,我们可以用篮球反弹后的机械能与反弹前的机槭能的 _________ 来描述篮球反弹性能的强弱,其值越大,则反弹性能就越 ________________ 。
23.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线框处.
(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的结论是:弹簧发生的______________,具有的弹性势能就越大.
(3)若物块冲上斜面的最大高度ha=hc<hb,弹性形变的大小la<lb=lc,则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是________________.
24.小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”.他们猜想:弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关.
他们的实验装置如图所示,把弹簧放在水平面上,其左端固定在墙上,AO等于弹簧原长,水平面O点左侧光滑,右侧粗糙.将物体M从O点压缩弹簧到P点,然后由静止释放,当物体M运动到O点与弹簧分开,最终运动到Q点静止.请补充完成他们的探究过程:
(1)弹簧弹性势能的大小是通过_______来衡量的.
(2)探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应该选用_______(选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验,并先后改变_______之间的距离,测出OQ的距离,重复实验,测量多组数据并记录.
(3)小苏的实验小组经过多次实验得出了结论.在上面的实验中,他们运用到了转换法和_______两种物理思想方法.
25.小红看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远.小红猜想: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,她设计了如图所示的实验,将小球置于弹簧的右端,将同一个弹簧每次压缩________的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度),松开后小球弹开并钻入置于同一位置的相同纸盒,并留在其中,分析比较纸盒______________________,从而比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小.
(2)小红根据实验现象认为:小球推动纸盒一起移动一段距离后都要停下来,所以弹簧、小球和纸盒所具有的能量最终都彻底消失了.你认为小红的观点是________(选填“正确”或“错误”)的.
参考答案:
1. 木块移动距离 乙丙 不同高度 大 超速 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]本实验采用转换法,是通过木块移动距离来反映钢球动能大小的。
(2)[2]根据控制变量法的思想,为了探究物体动能大小与质量的关系,应控制钢球从相同高度滚下,即选择乙丙两图进行实验分析。
(3)[3][4][5]实验中为了探究动能大小与速度的关系,应让质量相同的钢球,从同一斜面不同高度由静止滚下,实验现象表明:当质量一定时,钢球速度越大,木块被撞击后移动距离越大,动能越大;这个结论可用解释汽车超速带来的危害。
(4)[6]实验装置中,如果水平面光滑,根据牛顿第一定律,木块将一直做匀速直线运动,无法停下来,不能测出距离,故不能完成本实验的探究内容。
2. ③ 质量 ④ 速度 多 转换法
【解析】
【详解】
(1)[1]研究超载安全隐患时应选用下滑高度相同物体质量不同的实验装置做对比,所以应选用①和③作比较。
[2]当速度相同时质量越大的物体其动能越大。
(2)[3]研究超速安全隐患时应选用质量相同的物体,碰撞速度不同,即下滑高度不同的装置进行对比,所以应选③和④。
[4]相同质量的物体运动的速度越大其动能越大。
(3)[5]小车动能越大碰撞后小车的动能转换为木块的机械能就越多,即小车对木块做的功就越多。
[6]本实验中无法直接测量碰撞时小车的速度而转换成容易测量的木块移动的距离,故使用的研究方法是转换法。
3. 木块滑行的距离 A 质量 不等于 B
【解析】
【详解】
(1)[1]本题采用转换法,判断小车动能的大小,小车的动能越大,发生碰撞时,小车推动木块滑行的距离越长。
[2]A选项中用纸屑的跳动,将不易观察的鼓面的振动放大,应用到了转换法。
(2)[3][4]本实验采用控制变量法为探究动能大小与质量的关系,应控制小车到达水平面的速度相同,让质量不同的小车沿斜面上同一高度由静止释放,用来判定动能大小与物体质量的关系。
(3)[5]动能的大小还和物体的速度有关,为了探究动能大小与物体速度的关系应让质量相同的物体从不同的高度由静止释放。
故选B。
4. 木块移动的距离 转换法 不能 速度 错误 没有控制钢球的速度一定
【解析】
【详解】
(1)[1][2]实验中通过观察木块移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。
[3]若水平面绝对光滑,则木块运动时不受摩擦力作用,撞击后将保持匀速直线运动,不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小,所以本实验将不能达到探究目的。
(2)[4]甲、乙两图中小球的质量一定,初始高度不同,到达水平面的时的速度不同,对木块做功多少不同,故可以得出结论为,质量一定时物体的动能大小与速度有关。
(3)[5][6]因为要探究动能与质量的关系,需要保证小球的速度不变,乙、丙两图中小球下落的高度不同,则到达水平面的速度不同,故不能得出动能大小与质量的关系。
5. 大 甲 乙 都相等 丙图中的木块 木块做匀速直线运动
【解析】
【详解】
(1)[1]实验中,木块被撞击后运动的距离越远,由转换法,说明刚要撞击木块小球具有的动能越大。
(2)[2][3]若要探究动能大小与速度的关系,要控制质量相同,改变速度大小,故小球要从不同高度滑下,故应选择图甲和乙进行实验。
(3)[4]同一木块在同一接触面上运动,三种情况下,木块受到的摩擦力大小都相等。
[5]因丙中木块通过的距离最大,根据,故克服摩擦力做功最多的是丙图中的木块。
(4)[6]如果水平面绝对光滑,小球推木块运动时,木块不受摩擦力,由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去,木块通过的距离无法确定,做功的多少也无法确定,所以小球动能的大小就无法比较。
6. 滑动摩擦力大小与哪些因素有关 接触面的粗糙程度 接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 滑到底端时具有相同的速度 在水平面上做匀速直线运动 速度 质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越大(物体的动能与它的速度有关)
【解析】
【分析】
(1)掌握影响滑动摩擦力大小的因素并结合控制变量法进行分析;
(2)在实验中,为使小车达到水平面的速度相同,应使其从同一高度由静止滑下;
(3)根据现象判断实验过程中发生变化的量和不变的量,得出结论。
【详解】
(1)[1][2][3]由甲乙丙三幅图知,实验中分别改变压力、接触面的粗糙程度,所以是想探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关;实验中毛巾的作用是改变接触面的粗糙程度;由甲乙两图知,接触面的粗糙程度相同,乙的压力大于甲的压力,而拉力大于甲的拉力,说明接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)[4][5]实验中让同一小车从同一斜面的同一高度处滑下的目的是使小车到达水平面时的速度相同;三次实验中小车从斜面的同一高度由静止滑下,所以初速度相同,接触面越光滑,则小车运动的距离越远,推理得若水平面绝对光滑,则小车会在水平面上做匀速直线运动。
(3)[6][7]小车从不同的高度滑下,滑下的高度越大,小车达到底面的初速度越大,小车将木块推动得越远,说明质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越大(或物体的动能与它的速度有关)。
7. 速度 越大 相同 C 相同 压力大小
【解析】
【详解】
(1)[1]通过比较甲、乙两次实验知道,两球质量相同,释放的高度不同,即达到水平面时的速度不同,根据硬纸盒被推的远近,可以得出结论是:质量相同时物体的速度越大,动能越大。
[2]重力势能的大小与质量和高度有关;对比甲、乙两次实验还可以得出:质量相同时,物体位置越高,重力势能越大。
[3]在甲、乙两次实验中,硬纸盒对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同,所以受滑动摩擦力相同。
(2)[4]做图乙实验时,为了防止造成硬纸盒掉落造成损坏,可适当降低钢球的高度,这样小球的动能减小,撞击纸盒后前进的距离变小,就不会掉落了,同时还控制了质量和接触面相同,故C正确,应选C。
(3)[5]物体的动能与物体的质量和速度有关,若要探究影响动能大小与质量的关系,需要控制小球的速度相同,具体操作方法是:选择两个质量不同的钢球,从同一斜面相同高度由静止滑下。
(4)[6]摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码,改变了压力的大小,可以探究影响滑动摩擦力大小的因素,所以通过比较甲、丙两次实验可得出的结论是:滑动摩擦力与压力大小有关。
8. 速度 从斜面的同一高度由静止滚下 速度越大,动能越大 丙 纸盒被推动的距离最小 相等 匀速直线
【解析】
【详解】
(1)[1][2]要探究动能大小与物体质量的关系,应保持小球的速度相同,质量不同,所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下,保证铁球到达水平面的速度相同。
(2)[3]由图示实验可知,甲、丙两次实验,球的质量相同,甲滚下的高度大于丙滚下的高度,甲到达斜面底端时的速度较大,甲将纸盒推动得更远,说明甲的动能更大,由此可得:质量相同的物体,运动速度越大,它具有的动能就越大。
(3)[4][5]三次实验中,是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能大小的,这种方法是转换法,丙图中纸盒被推动的距离最小,故碰撞前动能最小。
(4)[6]让同一小车从同一斜面、同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素,小车的重力势能相同,下滑到水平面时的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转化为内能,克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能,所以,在三个表面克服摩擦力做功相同。
[7]铁球从斜面上滚下,若水平面绝对光滑,铁球不受摩擦力作用,铁球所受合力为0,所以铁球将做匀速直线运动。
9. 同一 速度 远 做匀速直线运动 伽利略 研究声音的传播需要介质 转换法 不同高度
【解析】
【详解】
(1)[1][2]实验中为了保证变量唯一,要让小车从斜面的同一位置由静止释放,这样做可以使小车进入水平面后具有相同的速度。
(2)[3]根据表格可以看出,在其他条件相同时,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越远。
[4]如果小车不受阻力,那么小车在水平面上将会做匀速直线运动。
[5]意大利物理学家伽利略就通过理想斜面实验和科学推理的方法证明力不是维持物体运动状态的原因。
[6]本实验所运用的实验方法和科学推理的方法还可用于研究声音的传播需要介质。
(3)[7]本实验小车在水平面上所受的阻力使通过小车在水平面上运动的距离间接知道的,我们把这种方法称为转换法。
(4)[8]动能与速度的关系时要改变小车到达水平面时的速度,即通过改变下滑高度来改变,所以应该让同一小车从斜面的不同位置由静止下滑。
10. 转换法 大 同一 越大
【解析】
【详解】
(1)[1]动能与距离是两个不同性质的物理量,物体A动能大小用木块B被撞的远近来反映,属于转换法。
(2)[2]钢球A在斜面上做的是加速运动,高度h越高,钢球A到达水平面时的速度越大。
[3]探究动能大小与物体质量的关系,应使用不同质量的钢球进行实验,控制不同钢球到达水平面时的速度相同,即控制不同钢球从同一斜面同一高度由静止释放,比较木块B被撞得距离远近。
[4]动能大小与物体的运动速度和质量有关,运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。
11. 木块 钢球 B 错误 没有控制小球从同一高度静止滑下 质量相同时,物体运动的速度越大,动能越大
【解析】
【详解】
(1)[1][2]钢球动能的大小体现在对外做功的多少,可以通过木块移动的距离s来比较钢球动能的大小。
(2)[3]实验中,水平面不应太光滑,若水平面光滑,木块不受摩擦力,由牛顿第一定律可知物体将永远运动下去。物体的通过的距离无法确定,做功的多少也无法确定。所以小球动能的大小就无法比较,应选择较粗糙的水平面来完成实验,故选B。
(3)[4][5]分析实验数据可得出“物体的动能大小与质量无关”的结论,与物理事实不相符,所以结论是错误的;实验时采用控制变量法,就要改变物体的质量,同时控制速度不变,即让不同质量的物体从同一高度静止下滑,下滑到水平面的速度相同,所以,出现此实验现象的原因是没有控制小球从同一高度静止滑下。
(4)[6]同一钢球质量相同,滚下的高度越大,到达水平面的速度越大,将木块推得越远,由此得出的结论是:质量相同时,物体运动的速度越大,动能越大。
12. 木块被撞击后移动的距离 = ②④
【解析】
【详解】
(1)[1]实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小。
(2)[2]木块移动的距离不同,但木块对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变,故摩擦力大小不变,两次实验中木块受到的摩擦力大小相同。
(3)[3]探究“阻力对物体运动的影响”需要改变接触面的粗糙程度,故选择与接触面粗糙程度有关的毛巾和棉布,故选②④。
13. 小车 木块 变小 ③ 木块被撞击后不受摩擦力,匀速向前运动,无法比较运动距离 C
【解析】
【详解】
(1)[1][2]探究“物体动能大小与哪些因素有关”时,物体动能的大小无法直接体验,所以通过小车对木块做功的多少来体现小球动能的多少,即通过木块被推动的距离来判断小车对木块做功的多少,从而判断出小车具有的动能的大小,所以实验对象是小车。
(2)[3]木块被撞击后,沿水平面运动的过程中,木块将沿水平面做减速运动,在此过程中,木块克服摩擦力做功,且木块对水平面的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则木块受到的摩擦力大小f不变,但由于速度v减小,所以由
可知,木块受到的摩擦阻力对木块做功的功率将变小。
(3)[4][5]水平面如果绝对光滑,没有摩擦,三个实验中木块都进行匀速直线运动,无法比较木块运动距离s,所以不能选择③绝对光滑的平面。
(4)[6]同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,那么小车到达水平面时的速度就不同,小车推动木块做功,运动距离越远,做功越多,动能越大,小车质量一定,不能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他因素有关;故选C。
14. 钢球 速度 质量一定时,速度越大,动能越大 没有控制小球的速度一定(相等) 增大钢球的质量 不可行 木块最终移动距离相等 相等
【解析】
【详解】
(1)[1]实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断钢球动能的大小。
(2)[2][3]甲、乙两图中,同一个钢球质量相等,从不同的高度静止滚下,到达平面时的速度不同,速度大的钢球把木块推的更远,说明钢球对木块做的功最多,钢球具有的动能大;可以得出结论:质量一定,速度越大,动能越大。
(3)[4]乙、丙两图中,小球的质量不同,开始在斜面上的高度不同,不符合控制变量法的操作要求,所以无法得到物体的动能大小与质量有关,想要探究物体的动能大小与质量有关,需要控制小球到达水平面时的速度相同。
(4)[5]为确保实验有较明显的现象,可以增大钢球的质量或减小小木块的质量或换用较光滑的木板。
(5)[6][7]若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放,撞击同一木块,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹簧势能相同,转化出的动能相同,因此,木块最终移动的距离相同,这样是不能完成实验目的。
(6)[8]让小车从同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素可知,最初小车的重力势能相同,下滑到水平面时的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转为内能,克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能,所以,在三个表面克服摩擦力做功相等。
15. 距离 速度 相同 质量 远 匀速直线
【解析】
【详解】
(1)[1][2]这里运用了转换法,通过比较木块在水平面上运动的距离,来判断钢球动能的大小,可以得出,运动物体的速度越大,动能越大;
(2)[3][4]上述实验中处于同一水平面,且木块重力(对水平面的压力)不变,则其所受摩擦力不变;要探究动能与质量的关系,就需要比较钢球质量不同,高度相同时木块的移动距离大小;
(3)[5][6]水平面越光滑,木块移动的距离越远,如水平面绝对光滑,根据牛顿第一定律,木块将做匀速直线运动
16. 物体B移动的距离 与A质量不同的小球 使小球达到水平面时的初速度相同 A 小球从高处滚下时的重力势 碰前A 高度 大
【解析】
【详解】
(1)[1]由题图可知,小球A推动木块移动的距离远,说明A球对物体B做功多,则A球的动能大,即实验中通过物体B被球撞击后移动的距离来比较小球动能的大小;
(2)[2]若要研究超载安全隐患,也就是要探究动能大小与质量关系时,要控制小球的速度相同,改变小球的质量,因此要添加一个器材是与A质量不同的小球;
(3)[3]让不同质量的小球从斜面同高度由静止释放,目的是使小球达到水平面时的初速度相同;
(4)[4]该实验研究的主要对象是物体A,研究的是物体A动能的大小与速度和质量的关系;
[5]物体从斜面上滚下时,物体的重力势能转化为动能;
(5)[6]该实验中物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰撞前A的速度;
[7]这个速度的大小是通过改变小球在斜面上的高度来改变的;
(6)[8]因速度相同时,质量越大,动能越大,克服摩擦力做功越多,越不容易刹车,因大客车的质量更大,故大客车的限速要小一些,小客车的限速要大一些.
17. 转换法 质量 内
【解析】
【详解】
(1)[1]由题意知,实验中通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的,运用了转换法;
(2)[2]由题知m1
(4)[4]根据表中实验数据可知,;;;;;,小球下落高度与所需时间之间的关系为:h=4.9t2.
18. 铅球陷入沙坑的深度 ①③ 物体的下落高度越高,其重力势能越大 当物体的质量和下落高度均相同时,物体的重力势能与物体的运动路径无关
【解析】
【详解】
(1)[1]本实验中,铅球是落在沙面上,因此铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的;
(2)[2][3]比较A、C两球,两球质量相等、运动路径相同,下落高度不同,C球下落的高度高,发现C球陷入沙深度更大,因此比较①③可得出结论:当质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大;
(3)[4]比较③④两球,两球的质量相同,下落高度也相同,两球的运动路径不同,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无关.
19. 小球陷入花泥中的深度 高度 运动路径 质量 无关 当物体的运动路径、质量都相同时,所在的高度越高,重力势能越大
【解析】
【详解】
解答:(1)本实验中,小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥中的深度来反映;(2)图甲中,比较A. B两球,下落高度和运动路径都相同,B球质量大于A球质量,发现B球陷入花泥深度更大,由此可得出结论:当物体的高度、运动路径相同时,物体的质量越大,重力势能越大;(3)图乙中,比较C. D两球,两球的质量相同,下落高度也相同,两球的运动路径不同,发现两球陷入花泥深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径无关.(4)甲乙两图中,AC两球的质量和运动路径相同,高度不同,高度越高,陷入花泥深度越深,故结论为:当物体的运动路径、质量都相同时,所在的高度越高,重力势能越大.
20. 小球到达斜面的高度 1、2 长度、材料
【解析】
【分析】
弹性势能和弹性形变程度有关,弹性形变程度越大,弹性势能越大;重力势能和两个因素有关,一是物体重力,二是物体上升高度;探究过程应按照控制变量法进行.
【详解】
(1)当弹簧压缩程度越大时,弹簧弹性形变程度越大,对小球做功就越多,实验中通过观察小球到达斜面的高度判断弹簧弹性势能的大小;
(2)需要利用控制变量法,比较实验1、2说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关;
(3)2、3组数据两弹簧的材料不同,弹性形变的程度相同;根据图还能看出,它们推动小球上升高度不同,即表明它们所具有的弹性势能不同,这是由于材料不同造成的;通过比较2、4或3、5两个实验可知,弹簧的弹性势能与弹簧的长度有关,由实验结果可知,弹簧的弹性势能大小还与弹簧的长度、材料有关.
21. B 同一根 不同 动 4 不同
【解析】
【分析】
弹性势能的大小是通过木块被弹开的远近来反映的,这种研究方法叫转换法,要研究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关,根据控制变量法的思想,必须选择同样的弹簧,改变压缩程度,比较木块移动的距离得出结论;弹簧将小球弹开的过程中,是弹簧的弹性势能转化成小球的动能;为了探究弹性势能的大小是否与弹簧的材料有关,必须控制压缩程度相同,改变材料,比较木块移动的距离得出结论.
【详解】
(1)探究“音调和频率的关系”实验,采用的是控制变量法;②探究“影响压力作用效果的因素”实验中,是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,采用的是转换法;故B正确.
(2)探究弹性势能的大小与弹簧的形变程度有关时,应选择相同的弹簧,使弹簧的形变程度不同,比较小球被弹出,推动木块移动的距离得出结论;
(3)弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能减小,小球的动能增大,弹簧的弹性势能转化成小球的动能;
(4)为了探究猜想二,必须控制压缩程度相同,改变材料,可选用实验次数2和4进行比较,若木块移动的距离不同,即s2≠s4,说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关.
故答案为 B ; 同一根;不同; 动; 4 ;不同.
22. 质量 体积(或球内气压等) 不容易控制手向下拍的力相等 强 转换法 弱 比值 强
【解析】
【详解】
[1]根据实际,篮球的反弹性能还可能与篮球的充气情况、质量、大小等因素有关;
【评估与交流】
(1)[2]方案一:其他条件都相同,用力向下拍不同的篮球,在用力向下抛球时,很难控制相同的力;
(2)[3][4]篮球能够反弹的高度越高,说明其弹性越强,用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法,在物理学上,称为转换法;
(3)[5]弹跳相同的高度,篮球所需自由下落的高度越高,说明篮球的反弹性能越弱;
【拓展应用】
[6][7]机械效率是有用功与总功的比值,与其类似,用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械能的比值来描述篮球反弹性能的强弱,其值越大,则相同情况弹跳高度越大,说明反弹性能就越强。
23. 滑行上斜面的高度 弹性形变量越大 Ea<Eb=Ec
【解析】
【分析】
(1)在弹簧恢复原长的过程中,弹簧对滑块做功,弹簧的弹性势能转化为滑块的动能,弹簧的弹性势能越大,滑块获得的动能就越大,滑块冲上斜面的高度就越高;
(2)分析(a)与(b)两个实验中弹簧形变的大小与物块冲上斜面高度间的关系得出结论;
(3)在该实验中弹簧的弹性势能先转化为物块的动能,然后物块的动能由转化为滑块的重力势能,弹簧的形变量越大,物块获得的动能越大,最终物块的重力势能越大,比较弹簧形变的大小即可比较出物块重力势能的大小.
【详解】
(1)根据转化法可知,实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小;
(2)比较(a)与(b)两个实验可知,弹簧的形变量la<lb,物块冲上斜面的高度ha<hb,同一滑块冲上斜面的高度越大,弹簧的弹性势能越大,由此可见:弹簧的弹性形变越大,具有的弹性势能就越大;
(3)弹簧的形变量越大,弹簧的弹性势能越大,最终物块在最高处时所具有的重力势能越大,因为la<lb=lc,因此Ea<Eb=Ec.
24. 物体M被弹出的距离 相同 AP 控制变量法
【解析】
【详解】
(1)实验中弹性势能的大小时通过物体M被弹出的距离来间接的反应,这用到了转换法;
(2)探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系,根据控制变量的思想,必须使用相同的弹簧,改变弹簧长度变化量,即AP(OP)间的距离;
弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现,所以必须测出OQ间的距离;为了使结论具有普遍性,应改变弹簧长度变化量,即AP间的距离,多测几组数据;
(3)通过以上分析可以看出,本实验通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现弹性势能的大小,用到了转换法;
同时,探究与多个量的关系时,还用到了控制变量法.
【点睛】
除了控制变量法,还要注意理解转换法的思想,即对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,用一些非常直观的现象或易测量的物理量去间接的研究或测量的方法,两种实验方法都是初中物理常用的,注意总结做到心中有数.
25. 不同 被推动的距离 错误
【解析】
【详解】
(1)要研究弹性势能的大小与弹性形变大小的关系,因此要将同一个弹簧压缩不同的长度;
实验中用到了转换法,即通过木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小.
(2)最终停下来,因为受到了摩擦力的作用,木块克服摩擦做功,机械能转化为内能,所以不是能量消失了.故小明的观点是错误的.
答案为; (1). 不同 (2). 被推动的距离 (3). 错误
点睛:除了掌握影响弹性势能大小的因素,还要明白转换法的应用,以及理解能量守恒的含义,要知道平时所见到的车辆的运动也像本题中的盒子运动一样,车的机械能也转化成的内能.
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