初中物理中考复习 实验17 探究动能大小的影响因素实验（解析版）

实验十七、探究决定动能大小的因素实验

【实验目的】：

　　探究物体的动能大小因素

【实验器材】：

　　木板   长方形木块   质量不同的小球

【实验原理】：

　　观察下车在木板上移动的距离，如木块移动的越远，

　　表示木块做的功越多，说明小车具有很大的动能；

【实验方法】：控制变量法、转换法

【实验步骤】：

①将木板的一端垫高，组成一个斜面；

②让小球在斜面的不同高度滚下，推动木块在木板上前进，观察木块在木板上移动的距离。（做三次）

③换做质量在较大的小球在斜面的同一高度滚下， 观察木板在木板上移动的距离。（做三次）

【实验现象】：

1、同一小球在斜面越高的地方滚下，木块被推的越远；

2、质量不同的小球，在同一高度滚下，质量越大的小车，把木块被推的越远

【实验结论】：

1、质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；

2、运动速度相同的物体，质量越大，动能越大；

3、动能与物体的质量和物体运动的速度有关

【考点方向】：

1、猜想：动能大小与物体质量和速度有关；

2、实验研究：研究对象：小钢球  方法：控制变量法；转换法  ；

3、如何判断动能大小：看木块被小钢球推动的距离多少；

4、使质量不同的钢球从同一高度静止释放的目的：使小球到达水平面时的初速度相同；

5、如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；

6、分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时，速度越大，动能越大；

7、保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时，质量越大，动能越大；

8、得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

9、斜面的作用：使物体具有速度并改变物体速度的大小。

10、水平面的作用：使物体在竖直方向上受力平衡，在水平方向只受摩擦力。

11、能量转化：在斜面上机械能转化过程：重力势能转化成动能  ， 在水平面上能力转化过程：动能转化为内能。 

12、木块最终停下来的原因：在水平面受到摩擦力。

13、实验推理与假设：当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线匀速，不能达到探究目的。

14、超载、超速问题判断：超速时，质量不变，速度越大，动能越大；超载时，速度不变，质量越大，动能越大。

15、用小球做实验有不足之处是：不能保证小球在水平面上沿直线运动。

【创新母题】：如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图．

(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体________(物体A、B质量不变)的关系．

(2)该实验中所探究物体的动能是指物体________(填“A”或“B”)的动能．

(3)该实验物体动能的大小是通过___________来反映的，这种实验探究方法是          。

(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过________(填“高度”或“质量”)来改变的；物体从斜面上由静止滑下过程中发生的能量转化是：          能转化为         。

(5)实验表明，同一物体A从斜面高处滚下，高度越大，物体B被撞得越远，可得结论是____________________________________________________________。

(6)若要研究物体动能与质量的关系，则需用不同质量的物体从斜面________高度由静止滚下，并观察记录，此种实验方法是                   ．

(7)如果木块与水平面之间不存在摩擦力，      （选填“能/不能”）完成该实验，请说明理由：                                    。

（8）该实验过程中多次将物体从斜面滑下来进行探究的目的是：                   。

【答案】：

（1）速度

（2）A

（3）物体B移动的距离；转换法；

（4）高度；重力势能；动能；

（5）当质量相同时，物体的速度越大，动能越大

（6）相同（同一）；控制变量法；

（7）不能；如果水平面是光滑的，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通过被撞击的距离来比较动能大小。

（8）多次实验，可以避免实验的偶然性，使结论更具普遍性。

【解析】：

（1）决定物体动能的因素有速度和质量，题设中质量相同，则探究内容应为动能与速度的关系；

（2）实验研究的是A小球，故是探究其动能；

（3）实验中动能大小的判断是依据物块被B被撞离原位置的远近来体现的，动能越大，B越远；这种实验探究方法是转换法；

（4）该速度为撞前速度，由动能定理可知，其高度决定与质量无关；

（5）由实验现象易得；

（6）研究质量时要保证另一变量速度不变，则要求其高度相同。

（7）如果水平面是光滑的，没有阻力作用，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通过被撞击的距离来比较动能大小。

（8）一组实验往往具有偶然性，多次重复实验可以得出探究实验的普遍规律。

练习1：（2019•绥化）如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。

（1）小球滚下斜面的过程中，它的________能转化为动能，其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。

（2）分析比较________两次实验，可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。

（3）甲实验中若木块的重力为1N，水平移动的距离是30cm，则重力对木块做功_____J。

（4）如果水平面光滑，则________（选填“能”或“不能”）完成本实验。

【答案】：

（1）重力势；（2）甲、乙；（3）0；（4）不能。

【解析】：

（1）小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程；其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的；

（2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体的质量相同，而下滑的高度不同，甲图中下滑的高度大，运动到水平时速度大，推动木块滑行的距离大，故物体质量相同时，速度越大，动能越大；

（3）木块水平移动，在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，重力对木块做功0J；

（4）如果水平面是光滑的，没有阻力作用，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通过被撞击的距离来比较动能大小。

练习2：（2019•娄底）如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mA=mB＜mC，hA=hC＞hB。

（1）实验中，探究的动能是指______（填序号）

A．小球在斜面上的动能           B．小球撞击木块时的动能
C．小球撞击木块后的动能         D．木块被小球撞击的动能

（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与______的关系。
（3）在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面问一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑感，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球______（选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。

（4）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（如上表），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”）

【答案】：

（1）B；（2）速度；（3）静止；（4）相等

【解析】：

（1）选项分析：实验中，探究的是小球从斜面上一定高度滑下撞击到木板上时的动能，故B项正确，ACD项错误。综上所述，本题正确答案为B。

（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面的速度不同，所以，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下是为了研究动能大小与速度的关系。

（3）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，若C球相对于A球静止，即C球与A球在任一时刻的速度都相等，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。

（4）让小车从同一高度由静止下滑，小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，当小车在不同的材料表面上停下后，动能全部转为内能，克服摩擦力做功的多少就等于多少动能转化为内能，所以小车在三个表面滑行的过程中克服摩擦力做功相等。

练习3：（2019•深圳）如图所示，甲图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动。乙图是探究“物体的动能跟哪些因素有关” 的实验装置，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。请回答：

（1）甲实验中，小车在水平面上运动时，在竖直方向上受到的力有　   　和　   　；在水平方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，小车的速度减小得越　   　。从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将　              　。

（2）乙实验中的研究对象是　   　（选填“钢球”或“木块”），实验目的是探究物体的动能大小与　      　的关系。

【答案】：

（1）①重力 ②支持力 ③慢 ④做匀速直线运动 （2）①钢球 ②速度大小

【解析】：

(1)甲实验中,小车在水平面上运动时在竖直方向受重力和支持力的作用,这两个力对小车水平方向的运动没有直接影响,对运动有影响的是小车在水平方向受到的摩擦力。当物体所受摩擦力越小,物体运动速度减小得越慢,假如运动的物体不受力,则将保持原有运动状态,做匀速直线运动。

(2)乙实验是以钢球为研究对象,从斜面不同高度释放,到达水平面的初速度不同,通过钢球对外做功的多少(木块被推动的距离)体现动能大小,从而探究物体动能大小与速度大小的关系。

练习4：（2018•安徽）图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。

（1）实验原理：

①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越　   　。

②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越　    　。

（2）实验现象：

①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越　  　。木块运动的距离越长。

②同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越　 　，木块运动的距离越长。

【答案】：

（1）大；大；（2）高；大。

【解析】：

（1）①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；

②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；

（2）①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；

②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。

练习5：（2018•泰州）某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。

（1）小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图甲。

①将小车从同一位置处释放，目的是为了控制小车到达水平面的　    　相同。

②通过比较　           　来比较小车动能大小。根据实验得出结论：动能大小与质量大小有关。

（2）小红改变实验方案：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，如图乙。发现：木块滑行的距离不一样远。根据这一现象，能做出以下哪个判断？　       　。

A．动能大小与质量无关，一定还与其他因素有关

B．动能大小除了与质量有关外，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，动能大小一定与质量外的其他因素有关

【答案】：

（1）速度；木块被推出的远近；

（2）C。

【解析】：

（1）要探究动能大小与质量的关系，需控制速度相同，为了使小车在水平面运动时的起始速度相等，需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静止滑下；通过木块被推出距离的多少可看出小车动能的大小；

（2）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

练习6：（2018•通辽）图甲是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。

（1）实验时小明选用大小不同的实心钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，是为了探究动能大小与　      　的关系。

（2）实验时，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　                　。

（3）同班的小红同学，发现木块移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重的原因造成的。为了验证猜测，小红又增加了弹簧测力计、砝码等器材，进行了“滑动摩擦力与压力大小关系”的探究，首先完成了如图乙所示实验，她的下一步操作是　          　。

【答案】：

（1）质量；

（2）远；做匀速直线运动；

（3）将砝码放在木块上，沿木板表面用弹簧测力计水平匀速拉动木块，观察测力计的示数。

【解析】：

（1）小明选用大小不同的实心钢球，其质量不同，从同一斜面的同一高度由静止滚下，那么它们的速度相同，所以该实验是为了探究动能大小与质量的关系。

（2）接触面越光滑，木块所受摩擦力越小，木块移动的距离越远，所以若水平面绝对光滑（即木块运动时不受阻力作用），则木块将一直保持匀速直线运动状态。

（3）探究“滑动摩擦力与压力大小关系”时，应控制接触面的粗糙程度相同，改变压力的大小，所以，应将砝码放在木块上，沿木板表面用弹簧测力计水平匀速拉动木块，观察测力计的示数。