初中物理机械能实验题

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。

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　　。

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　　。

小明参加科技节“掷飞机”比赛，该项目的规则是：纸飞机掷出后在空中滞留的时间越长成绩越好。查阅资料得知：纸飞机在空中滞留的时间与其形状、质量、出手速度和出手角度有关。小明认为还可能与纸飞机表面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想，小明准备了以下器材进行实验研究：

发射器（如图）；秒表；剪刀；面积、质量大小和表面粗糙程度不同的两种纸 $A$、 $B$各若干张（同种纸正反面粗糙程度相同）。

（1）发射器的弹簧压缩得越短，释放后纸飞机获得的速度越大，其原因是　       　。

（2）写出本实验的主要步骤。

用钢球、木块和带有斜槽的长木板。探究物体的动能跟哪些因素有关。

（1）如图甲，让钢球从斜槽上的某一高度由　　开始运动，撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。

（2）如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越大钢球的动能越　　。

（3）探究动能跟质量的关系时，应选择让质量　　的钢球从斜槽高度　　的位置开始运动。（选填“相同”或“不同” $)$

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。

在“探究影响动能大小因素”的实验中，如图所示，让小球从同一光滑斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平面上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后静止的位置。（已知h₁＜h₂＜h₃）

（1）球从斜面上滚下的过程中，小球的　     　能转化为小球的　    　能。

（2）本实验是通过　                 　比较小球动能的大小。

（3）分析图中的三次实验可以得出的结论是：物体的　     　一定时，　     　越大，它的动能越大；通过实验结论可知，开车时要注意不能　    　（“超载”或“超速”）。

“探究小球动能大小与哪些因素有关”的实验，如图所示。

（1）实验通过木块被小球推动　     　的大小，可比较出小球对木块　     　的多少，从而判断小球动能的大小，这种研究问题的方法叫　          　。

（2）要研究小球动能大小与质量的关系，应让不同质量的小球从斜面相同　     　由静止滚下，其目的是使小球运动到水平面时　       　相同。

图甲是探究“影响动能大小因素”的实验装置。

（1）本实验中小球A的动能大小通过木块B在水平桌面上　          　来体现。若不用木块B，在桌面上铺一条毛巾，　     　（填“可以”或“不可以”）用小球A在毛巾表面滚动的距离来体现。

（2）将小球A放在同一斜面上　      　（填“相同”或“不同”）高度处由静止释放，目的是使小球在撞击木块B时速度不同，通过实验现象可以得出结论：质量相同的物体，　       　，动能越大。

（3）善于动脑的小明设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能　     　（填“相同”或“不同”），放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块时的速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做　     　（填“能”或“不能”）验证动能与质量的关系。

斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。

（1）使用斜面提升物体可以省力。如图甲，将重力为50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率η＝　    　%，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为　    　N．继续探究，可以得出斜面越陡，省力越　   　（选填“多”或“少”），机械效率越　    　（选填“高”或“低”）

（2）用斜面“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察　               　比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟　     　这一因素的关系。

实验小组用长方体木块（各表面粗糙程度相同）、弹簧测力计、长木板、斜面、两个质量不同的钢球，进行了如图所示的两组实验。

（1）如图甲所示，把木块平放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块做　     　运动，读出弹簧测力计示数：再把木块立放在长木板上，重复上述实验，读出弹簧测力计的示数。

①比较两次读数，可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小　    　（选填“有关”或“无关”）；

②实验中被控制的变量是接触面的粗糙程度和　        　。

（2）如图乙所示，在探究动能大小与质量的关系时，用质量不同的钢球在同一斜面的同一高度由静止滚下、去撞击水平面上的木块，观察木块被撞击的距离。

①该实验研究的是　     　（选填“钢球”或“木块”） 动能的大小与质量的关系；

②比较图乙两次实验可得出结论，速度一定时，质量越大，物体的动能越　    　。 由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样，　     　（选填“大客车”或“小轿车”） 的限速应该是100km/h。

为探究物体动能的大小与哪些因素有关，某实验小组利用斜面、质量不同的小钢球、木块等器材进行了如图所示的实验。

（1）实验中小钢球的动能的大小是通过　                          　来判断的。

（2）实验中通过　   　两图来探究动能大小与质量的关系，两次实验，让小钢球从同一高度自由滚下，目的是使小钢球滚到斜面低端时具有相同的　    　。

（3）实验中通过甲、乙两图可以得出结论：在质量一定时，物体的　   　越大，动能越大。

（4）若在进行甲、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需要重新进行丙图的实验，下列方法可行的是　    　

A．换用表面更粗糙的木板             B．换用一个质量较大的木板

C．换用质量较小的钢球                D．降低钢球滚下时的高度。

小明在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的相关实验数据如下表（装置中每个滑轮的质量均相同）

次数	物体的重力 G/N	提升的高度 h/m	拉力N/N	绳端移动的距离 s/m	机械效率η
1	2	0.1	0.9	0.3	74%
2	4	0.1	1.6	0.3	83%
3	2	0.1		0.5

（1）实验过程中，应使弹簧测力计竖直向上　    　拉动。在第3次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示，其示数为　     　N，第3次实验中滑轮组的机械效率为　      　。

（2）比较1、2两次的实验数据可知：相同的滑轮组，　             　，滑轮组的机械效率越高。

（3）测量结束后，小明想到甲图中的滑轮组还有另一种安装方法，既可以省力，也可以改变力的方向，请在丙图中画出绳子绕法。

为探究“动能大小的影响因素”，科学小组开展了如图所示的探究活动。

（1）由甲图可知，　     　（填“A”或“B”）小球从斜面上滚下后到达水平面上的速度大；由乙图可知，　      　（填“C”或“D”）小球对纸盒做功多。

（2）由乙图得出结论：当质量相同时，物体　    　越大，它具有的动能就越大。

斜面是物理学常用的实验器材，利用它可以完成许多实验，例如：

（1）如图甲所示，将棉布铺在水平木板上，让小球在斜面上由静止滚下，观察小球运动的距离；去掉木板上的棉布，把小球放在斜面　   　由静止滚下，观察到小球运动的距离更远。推理得出：运动物体不受力时将　                             　。

（2）在木板上放一个木块。如图乙所示，让小球从斜面上不同高度由静止滚下，观察木块被撞击后在木板上移动的　    　，可以得出：其他条件一定，运动物体的　   　越大，动能越大。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”）。若还想探究影响动能大小的另一个因素，就需要两个　     　不同的小球，才能顺利完成实验。