初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

小明想要探究如图所示弹簧上小丑的振动周期（来回振动一次的时间）与什么因素有关。
小明反复打开盒盖观察几次后，猜测小丑的振动周期可能与小丑的质量和初始位置有关。

甲   乙    丙	实验序号	甲	乙	丙
振动周期/s	0.4	0.4	0.4

 
（1）本实验需要用的测量工具是刻度尺和      .
（2）为探究小丑的振动周期是否与质量有关，小明选用质量     （相同/不同）的小球和一根弹簧按如下步骤进行实验：
①将小球固定在弹簧的末端，并压缩弹簧，测量小球振动周期；
②换用其他的小球重复操作，比较每次测量的周期。
同组的小芳发现，小明的实验方案有问题，还需要进一步完善，你觉得该如何完善这个方案呢？                                   。
（3）为探究小丑的振动周期是否与初始位置有关，实验步骤如图甲、乙、丙所示（点O是小球平衡位置，点A、B、C是松手时小球在弹簧上的最初位置，点A^/、B^/、C^/是小球弹起的最高点），测量在不同位置松手时小球的振动周期，并将数据记录在下表中。分析实验数据可以得出：小丑振动周期与其初始位置      （选填“有关”或“无关”）。

李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与弹簧长度变化量的关系。他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙。物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止。请补充完成他们的探究过程：

（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，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。下列实验中用到此方法的是     。（填序号）
①探究“杠杆的平衡条件”       ②探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”
（2）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点。测量     之间的距离和     之间的距离，并改变     之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大。

王月等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”．同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关．他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙．物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止．请补充完成他们的探究过程：

（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点．测量出BC之间的距离的目的是比较______的大小，测量出______之间的距离其目的是比较弹性势能大小，并改变______之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大；
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点．分别测量出______之间的距离．改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关．

小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动
（1）如图所示，小球从A点静止释放，小球到达C点事速度是否为零？___________

（2）将轨道BC段改为水平，如图所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？____________. 以小球经过M点时计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度--时间图像.

小明猜想物体的重力势能大小可能与物体的质量及被举的高度有关．为了验证自己的猜想，他进行了如下实验，让两个不同质量的锥子分别在两个不同高度自由下落，扎到下方四本相同的旧书上，书因此被扎出孔，分析这些被扎孔的不同，如图所示．

（1）若比较甲和乙，这是通过控制     不变，来探究重力势能的大小与     的关系；
（2）在（1）中，小明不仅比较了甲、乙，还比较了丙、丁，他这样做的目的是          ．
（3）小明设想了以下两种方案来判断物体重力势能的大小，你认为最佳的一种是（    ）
A.测出书上被扎孔的深度；       B.数出被扎孔的纸的页数．

小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材,探究“重力势能的大小与哪些因素有关”,其过程如图所示（甲、乙为质量相同的砝码，丙为装有细沙的盒子质量大于砝码，h₂>h₁）。

(1)小明通过观察什么来判断重力势能的大小?                   。请再举一个与此科学方法相同的另外一个具体事例：                          
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,得出的结论是什么?                       

在图中，甲是用绳和木棍体验“滑轮组”威力的装置；乙是正在旋转着升降的滚摆；丙是用于“探究水和沙子吸热升温的属性”的装置：

（1）图甲证明了                              ； 
（2）图乙说明了                                ； 
（3）图丙的实验中用加热时间的长短表示物质                           。

如图所示的下列情景中：

（1）如图（a）是子弹射穿苹果的情景，表明运动的子弹具有       能；
（2）图（b）是山区常见盘山公路，盘山公路可以看作是我们学过的一种简单机械——斜面，它的主要目的是使汽车在上坡时能       ；但不能省       ；
（3）如图（c）所示，其他条件不变，若卡片上的二个卡口之间的间隔越小，则卡片会跳得越       （选填“高”或“低”）；
（4）如图（d）所示，如果合上开关，将出现         现象（选填“断路”或“短路”），除了两只灯都不亮以外，还会造成             的不良后果．

在“动手动脑学物理”课外实践活动中，小华想探究“重力势能与哪些因素有关”，他做出以下猜想：

A．物体重力势能的大小可能与物体被举高的高度有关；
B．物体重力势能的大小可能与物体的质量有关．
老师给小华提供了质量不同的两个小钢球和装满松软细沙子的木箱，小华按如图情景进行实验：每次都将木箱中的细沙抹平，再让小钢球从距地面H高处由静止释放，小钢球砸进细沙并陷入其中，测出小钢球在细沙中下陷的深度d和释放前小钢球的高度H．下表是他实验过程的数据记录：

实验序号	小钢球质量m/g	释放前小钢球高度H/cm	小钢球在细沙中下陷的深度d/cm
1	50	60	1.6
2	50	80	1.8
3	50	100	2.4
4	100	100	4.1

（1）分析表中2、3两次实验，小华可以得到的结论是：              
（2）实验中小钢球的重力势能无法直接观察，小华是根据小钢球在细沙中           
来间接判断出小钢球重力势能的大小，这种探究方法称为转换法．下列四个研究实例中，也用到了该探究方法的是                  
A．认识电流时，用水流进行类比；
B．根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场；
C．在学习蒸发和沸腾时，通过比较得出蒸发和沸腾的异同点；
D．在研究动能的影响因素时，比较木块被钢球推出的距离判断铜球动能的大小

教室的窗玻璃是双层的。课间，同学在窗外敲玻璃时，小明感觉双层玻璃与单层玻璃的振动情况不一样。于是他想探究“受敲击时，双层玻璃和单层玻璃的振动强弱情况”。为此，小明进行了以下实验：

①将单层玻璃板固定在有一定倾角的斜面上，把玻璃球靠在玻璃板的右侧，把橡胶球悬挂在支架上靠在玻璃板的左侧(如图所示)。
②随意拉开橡胶球，放手后让其敲击玻璃板，玻璃球被弹开，记下玻璃球被弹出的距离。共做6次。
③换成双层玻璃板重复上述实验。
（1）实验后，发现玻璃球被弹开距离的数据比较杂乱，这与实验中的哪一操作不当有关?               。
小明改进后，重做了实验，获得了如下数据：

实验次数	1	2	3	4	5	6	平均值
玻璃球被弹开的距离(cm)	单层	20.2	20.8	21.1	20.5	20.7	20.9	20.7
双层	19.9	20.3	20.1	20.2	19.9	20.2	20.1

（2）受到橡胶球的敲击时，玻璃板振动的强弱是通过                     来反映的。
（3）根据上表中的实验数据分析，可以得出的结论是                           。
（4）实验中为了能使两种玻璃把玻璃球弹开的距离有较大的差异，请你提出一种可行的实验改进办法：                                                      。

在探究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：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关．  
（1）为验证猜想一，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩   _（选填“相同”或“不同”）的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较   ，从而比较弹性势能的大小．    
（2）为验证猜想二，在其他因素相同时，需选用   不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩   （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若   ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．
（3）若水平面绝对光滑，本实验将   （选填“能”或“不能”）达到探究目的．

小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验步骤如下：

（1）将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．
（2）将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
（3）将质量为2m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示．
根据上述三次实验，回答下列问题：
（1）钢球沿斜面滚下过程中，重力势能  动能 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）观察木块被撞击后移动距离的长短，是为了判断           ；这里用到的物理学研究问题的方法叫     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。
（3）为探究动能大小与物体运动速度的关系，应选用 两个图来分析。
（4）分析乙、丙两图，得到的实验结论是                                    。

如图所示，用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”实验。①为该实验是通过观察比较____来间接判断物体重力势能大小的。②实验中采用质量不同的木块，是为了探究物体重力势能大小与物体____的关系，操作时应该让木块从____（选填“相同”或“不同”）的高度自由下落。③若要利用上述器材探究物体重力势能大小与物体高度的关系，你的做法是：                                    。

在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如甲图所示。请回答下列问题：

（1）从同一高度由静止释放的目的是        _，该实验的目的是研究铁球的动能大小与        （选填“质量”或“速度”）的关系。
（2）该实验是通过观察       的大小，来说明铁球对木块         的多少，从而判断出      （“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。
（3）若水平面绝对光滑且不计空气阻力，该实验能成功吗?答：                      
（4）有同学将实验装置改进成图乙所示，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。该实验方案是否可行? 答：          若他按此方案操作，他会看到的现象是：              

(4分)（1）当要研究的物理量不易直接测量时，都需要想办法把它们的大小间接显示出来．
例如：甲实验是让木块在木板上做________________运动，通过弹簧测力计的示数间接显示滑动摩擦力的大小；乙实验中球动能的大小是通过______________间接反映出来的．

（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采取一定措施控制变量．
例如：要研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，就要多次改变压力大小，同时控制接触面的粗糙程度不变．做实验时我们改变压力大小的具体办法是___________________；要研究动能跟质量的关系，就要改变物体质量，同时控制速度不变．具体办法是：换用不同质量的球，让它们从______________由静止滑下．