初中物理机械能实验题

为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．

（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此，你能得出的结论是_______________；
（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此，你能得出结论是_____________；
（3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？_______________．理由______________．
（4）实验后，同学们联想到在许多交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如下表：

实验序号	小球的质量m/g	小球自由滚下的高度h/cm	木块被撞后运动的距离s/m
1	30	10	4
2	30	20	16
3	60	10	8

（a）为了探究“超载”安全隐患，应选择_________两个序号的实验进行比较．
（b）为了探究“超速”安全隐患，应选择_________两个序号的实验进行比较．
分析表格中对应的实验数据可知：______对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．

下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告。

实验名称：测量滑轮组的机械效率

实验步骤：

（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力 $G$并填入表格。

（2）按如安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。

（3）拉动弹簧测力计并读出拉力 $F$的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度 $h$和弹簧测力计移动的距离 $s$，将这三个量填入表格。

（4）算出有用功 $W_{有}$、总功 $W_{总}$、机械效率 $\eta$并填入表格。

（5）改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。

实验记录：

实验次数	钩码重力 $G/N$	物体上升的高度 $h/\mathit{cm}$	有用功 $W_{有}/J$	拉力 $F/N$	弹簧测力计移动的距离 $s/\mathit{cm}$	总功 $W_{总}/J$	机械效率 $\eta$
1	6	3.00	18.00	2.38	9.00	21.42	$84.0\%$
2	6	5.00	30.00	2.40	15.00	36.00	$83.3\%$
3	6	8.00	48.00	2.36	24.00	56.64	$84.7\%$
4	6	10.00	60.00	2.35	30.00	70.50	$85.1\%$

实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关。

请你评价小明和小红的实验报告。

（1）指出实验步骤中存在的错误和不足；

（2）从理论上分析说明他们实验结论的局限性。

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．

（1）该实验利用了转换法，通过观察      来判断      （选填“小球”或“木块”）动能的大小；
（2）让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功．目的是为了探究动能的大小与      的关系；
（3）换用质量不同的小球，使它们从斜面的      （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与      的关系．

探究与斜面相关的实验。

（1）如图甲所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车滑行的距离；去掉棉布，重复上述实验。小车在水平面上所受的阻力减小，小车向前滑行的距离　       　。在水平面上两次滑行的全过程，小车速度的减小量　        　。

伽利略对类似实验进行了分析，认识到：运动的物体受到的阻力越小，它运动的时间就越长，它的速度减小得就越　         　。他进一步推测：在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，这时物体将　         　。

（2）如图乙所示，在探究“物体的动能跟哪些因素有关”实验中，斜面上安装斜槽，水平面上的 $A$处放置一个小木块。让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下，发现质量较大的钢球将小木块推得较远，表明它对小木块做的功较　　     。由此可知：　       　相同的物体，质量越大，它的动能越大。

在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

（1）完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：（a）     ；（b）      ； （c）     ．
（2）通过比较       两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重       （选填“有关” 或“无关”）．
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较    两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是    的（选填“正确” 或“错误”）

据报道，高空坠物伤人事件时有发生。某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究

实验器材： $1\mathit{cm}$厚的石膏板若干、质量为 $50g$的鸡蛋数枚

实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象

实验序号	楼层	实验现象
1	5	鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2	15	鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3	25	鸡蛋破碎，发出巨响，石膏板被击穿

（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过　　反映出来。

（2）根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与　　有关。

（3）实验后，小科对“高空落下的雨滴不会对人造成伤害”感到好奇。他通过查阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，达到最大速度后，雨滴匀速落向地面。雨滴下落过程中机械能　　（填“增大”、“不变”或”减小” $)$。对于下落的雨滴不伤人的现象，小科将进一步探究。

如甲图是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图.

（1）该实验要探究的是物体动能的大小与物体              的关系.
（2）该实验中物体的动能是指物体      （选填“A”或“B”）的动能，该动能是
由______能转化而来的.
（3）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      （选填 “碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通过         （选填“高
度”或“质量”）来改变的.
（4）若在实验中，由于木板较短，物体B碰后滑出木板，在不改变原有器材的情况下，如何保证碰后物体B能始终在木板上滑行？方法是                    .
（5）若水平面绝对光滑，本实验_______（选填“能”或“不能”）达到探究目的.
（6）这个实验中，利用       ___________来比较物体的动能大小.下列实例中与此实验方法相同的有      .（填编号）
①认识电流大小时，用水流进行类比；
②用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的；
③研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，应控制接触面粗糙程度相同．
（7）为了让质量不同的甲、乙两球获得相同的初速度，有同学认为可以不用让两球都从同一斜面的同一高度处滚下，而是设计了如乙图装置，只要每次让两球压缩弹簧到同样的形变程度后自然释放即可.不考虑各种能量损耗，该方法         （合理/不合理）.

在测量动滑轮机械效率的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作所得实验数据如下：

（1）实验时，用手　　匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮上的钩码缓缓上升。

（2）第②次实验测得的动滑轮的机械效率为　　 $\%$（计算结果的位数与表中机械效率位数一致）。

（3）由表中数据分析可知，同一动滑轮的机械效率由　　决定的。

（4）不计绳重及摩擦阻力，则该动滑轮的自重为　　 $N$。

实验 序号	钩码重 $G/N$	钩码上升 高度 $h/\mathit{cm}$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/\mathit{cm}$	机械效率
①	1.0	20.0	0.7	40.0	$71.4\%$
②	2.0	20.0	1.2	40.0
③	3.0	20.0	1.7	40.0	$88.2\%$

相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，如图，将小球从高度为 $h$的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离 $s$后停下。完成甲、乙、丙三次实验，其中 $h_1=h_3>h_2$， $m_A=m_B<m_C$

（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制　　相同。

（2）实验中超载超速带来的危害程度用　　表示；

（3）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的　　进行比较；

（4）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：

小球	质量 $/$克	高度 $/$厘米	木块滑动距离 $/$厘米
$A$	10	5	10
$B$	20	5	18
$C$	30	5	29
$D$	10	10	38
$E$	10	15	86

请根据上表数据分析，货车超载 $20\%$与超速 $20\%$两者相比，潜在危害较大的是　　。

汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中h ₁＝h ₃＞h ₂，m ₁＝m ₂＜m ₃。请根据实验现象完成下列问题。

（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 　                　来表示的；

（2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　                　进行比较；

（3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　                　进行比较；

（4）若本实验中水平面绝对光滑，则 　                　（选填"能"或"不能"）得出正确结论。

学完（功率）一节后，老师布置了一项实践性作业：利用生活中的测量工具，设计一种测量自己上楼功率的方案。请补充未完成的步骤（需要测量的物理量用相应的字母表示）：

（1）　                       　；

（2）用皮尺测出所上楼梯的总高度 $h$；

（3）　                        　；

（4）上楼功率的表达式 $P=$　       　 $(g$值用该字母表示即可）。

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 $M(M$的质量大于 $m)$，分别不从同的高度 $h$和 $H(H>h)$静止开始放下，观察木块 $B$被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。

（1）小明通过观察木块 $B$移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是　　（选填“控制变量法”或“转换法” $)$；若水平面绝对光滑，本实验将　　（选填“能”或“不能” $)$达到探究目的。

（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与　　有关。

（3）小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？　　（选填“正确”或“错误” $)$，理由是：　　。

工人利用如图所示的滑轮组从 $2m$深的枯井中提升重物，所用的拉力为 $250N$，物体在 $5s$内匀速从井底全部上升到井口。（不计绳重和各处摩擦）求：

（1）绳子自由端移动的速度

（2）拉力的功率；

（3）若滑轮组的机械效率为 $80\%$，求所提升物体的重力大小。

学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关，为此，实验室提供了如下器材：长木板、垫木（长宽高之比为1：2：4）、木块（带钩）、天平弹簧测力计、停表、刻度尺、细线。请根据需要选择合适的器材，完成以下题目。

（1）实验目的：　                                                      　。

（2）实验器材：　                                                      　。

（3）实验步骤：　                                                      　。

（4）分析与论证：　                                                    　。

（5）交流与评估：　                                                    　。

在探究“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，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，可以得出结论：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）如果做乙图实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下　    　方法（填写正确选项前的字母）。

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，从同一斜面相同高度由静止滑下。

（4）小阳在原硬纸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：滑动摩擦力与　            　有关。