初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图1所示）．小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏．结果发现小军的笔弹得高一些，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？

小文猜想：
①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；
②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关．
（1）小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图2所示的实验，此实验是为了验证猜想  ，实验中弹性势能的大小是通过  来体现的．
（2）请你设计一个实验方案来验证另一个猜想（写出简要的实验步骤，分析可能出现的现象并得出结论）．

如下图甲、乙、丙三组实验：


（1）甲组图中要求小车从斜面的同一高度滑下，结果小车在不同水平表面上运动的距离却不相同。根据这一实验现象得出的结论是: 平面越光滑，小车运动的距离就越远。这进一步说明：运动的小车受到的阻力越                ，速度减小的也越                。
（2）乙组图是探究                的实验。由D、F两图可得出结论是                。本实验中要求水平拉动测力计使物体在水平面上做匀速直线运动，其目的是为了                。
（3）丙组图实验中通过物块B被下落的小铁球A推动距离的远近，来反映小铁球A具有的                大小。甲、丙两组实验中均要求小车和小球从斜面的同一高度释放，这样做的目的是使它们刚运动到水平面上时具有                。

按要求完成下面实验题：
（1）在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图（甲）所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向       边旋一些（选填“左”或“右”）。调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验。你认为第       组实验更好，理由是该组更方便于             。
（2）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小云让质量不同的铁球从斜面的相同高度由静止释放，撞击同一木块，如图丁所示。本实验要探究的是物体动能的大小与物体         的关系；物体动能的大小是通过                          来反映的，这里运用的研究方法是          法。

按要求完成下面实验题： 
（1）在研究杠杆平衡条件的实验中：把杠杆挂在支架上，实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下倾，可将右端螺母向   边旋转（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡。使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量        ；实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆平衡后，在杠杆左边离支点2格的A处挂了3个钩码，如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，你的做法是：                    。（写出一种方法）

（2）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小云让质量相同的铁球从斜面的     高度由静止释放（填“相同”或“不同”），撞击同一木块，如图乙所示。本实验要探究的是物体动能的大小与物体             的关系。

小明乘车时发现某段道路的限速标志牌(如图甲所示)。他提出了问题：汽车为什么要限速呢?他搜集的资料如下：汽车遇到意外情况时，司机从看到情况到反应刹车需要的时间叫反应时间，在反应时间内汽车原速前进的距离，叫反应距离。从刹车到车停下来，汽车前进的距离叫制动距离。实验数据如右表：
⑴利用表中第一组数据，计算出该司机的反应时间是______s。

⑵分析表中数据可知，影响汽车制动距离的主要因素是_______。
为什么同样道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度?小明做了如下实验：在斜面底端放置了一个纸盒，然后分别让两个体积相同的实心铁球和铝球从斜面顶端自由滚下(如图乙所示)。由实验可知：___________________________________________________________________________。
由于大型汽车高速行驶时的_____________较大，它的危险性就大。所以对不同车型要设定不一样的最高行驶速度。

利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s。改变角度θ的大小，重复实验。

（1）利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是   。
（2）本实验探究的问题是物体的动能大小与   的关系。
（3）利用上述实验，同时还可以探究的问题是   。

某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表明高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h₁和h₂，C、D两球陷入沙深度均为h₃，且h₁＜h₂＜h₃．

（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过          来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：                ；
（3）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：               ；
（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，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            （选填：“有关”或“无关”）．

在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。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按照_____________两图进行实验；实验中为了使两次小球在斜面底端时速度相同，采取的具体操作方法是_____________________。
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是________________________________。
（3）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。
下面的四个实例中也采用这种研究方法的是        。

A．认识电压时，我们可以用水压来类比

B．用磁感线来描述磁场

C．探究电功大小与哪些因素有关，通过重物提升的高度来判断电流做功的多少

D．保持电阻不变，改变电阻两端电压，探究电流与电压关系

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。

(4分)利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”．将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L都相同，θ₁＜θ₂，球A、B的质量m_A＜m_B．

（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的          无关．
（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：          ．
（3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度          (填“大于”、“小于”或“等于”)图丙中小球B到达竖直位置时的速度，如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：       .

某小组同学用实验小车去撞击同一木块来研究小车的动能与小车的质量和速度之间的关系，实验时利用了DIS装置精确地测出了小车撞击木块时的速度，小车撞击木块后与木块一起向前滑动，该同学借用木块滑动的距离来反映小车动能的大小，记录的实验数据如下表所示。为了进一步探究动能与所测物理量间的数值关系，他们进行了适量的运算，将结果记录在表中最后一列中。

实验 序号	小车质量 （千克）	小车速度 （米/秒）	木块滑动距离（米）	小车速度的平方 （米/秒） ^2
1	0.20	0.7071	0.2	0.5000
2	0.40	0.5000	0.2	0.2500
3	0.60	0.4083	0.2	0.1667
4	0.20	1.0000	0.4	1.0000
5	0.40	0.7071	0.4	0.5000
6	0.60	0.5773	0.4	0.3333
7	0.20	1.225	0.6	1.5000
8	0.40	0.8660	0.6	0.7500
9	0.60	0.7071	0.6	0.5000

（1）本实验进行多组实验的目的是                 。
（2）若用0.80千克的小车进行第10次实验，当小车的速度是      米/秒（结果精确到0.0001）时，木块滑动的距离与第9次实验相同。
（3）综合分析比较表中的数据及相关条件，得到的结论是：               。

小东猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验
探究动能的大小与哪些因素有关。
（1）如图甲所示，让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面从B处分别开始运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。小球从同一高度开始运动的目的是使两球____________________。由甲得结论：__________。
（2）如图乙所示，让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，得出的结论是：_________________。

如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图。A球的质量和高度都可改变，问：
①该实验要探究的是物体动能的大小与物体________________的关系。
②该实验探究物体的动能是指物体____(选填“A”或“B”)。
③该实验物体动能的大小是通过__________________来反映的。
④该实验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。
⑤实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时，应改变________（选填“物体A”或“物体B”）的质量，这是为了研究物体动能与物体质量的关系。

利用如图所示实验装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”时，将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L都相同，θ₁<θ₂，球A、B的质量分别为m_A、m_B，且m_A<m_B．

（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的     无关．
（2）如图甲、乙所示，观察到B球将木块C撞得更远些，由此可得出结论：                    
（3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度        （大于／小于／等于）图丙中小球B到达竖直位置时的速度．
（4）如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：                   

李明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＿＿＿＿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。
（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＿＿＿＿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。