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”）。

回顾买验和探究(请将下列实验报告中的空缺部分填写完整):
(1)探究影响压力作用效果的因素:

(2)探究影响动能大小的因素:

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。

小华回顾两年来所学知识时，想到了如图甲、乙两个实验，他进行了如下总结：

（1）当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来。如：甲实验是让木块在水平面上做         运动，通过读取弹簧测力计的示数间接知道摩擦力的大小；乙实验中小球动能的大小是通过比较小球推动物块B运动　          　的大小表现出来的。
（2）一个物理量与多个因素有关，当要研究这个物理量与某个因素的关系时，要采用法。如：甲实验研究摩擦力的大小与压力大小的关系时，就要多次改变        的大小，同时保持接触面的粗糙程度不变；乙实验研究小球动能的大小与速度的关系时，就要多次改变速度的大小，同时控制小球的　  　　不变。
（3）两个实验都发生了能量的转化。甲实验中木块与水平面摩擦时，机械能转化为          能；乙实验中小球加速滚下时，         能转化为动能。

如图是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验．图中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块A、B、C撞击后陷入沙坑的情况，在此实验中，m_A=m_C＜m_B，铁块所处的初始高度h_A=h_B＜h_C．

（1）实验中我们通过观察                      来比较重力势能的大小．
（2）为探究“重力势能大小与物体的质量的关系”，应对比        两铁块的撞击实验，得到的结论是：

小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关．为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度．

⑴探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系，应先后三次将小球从斜面的   （同一/不同）高度处释放，比较小球在  （同一/不同）粗糙面上滑行的路程．
⑵ 为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系．小宇先后三次将小球从斜面上的同一高度处释放，三次实验结果如图甲所示，由此得到结论：                 ．小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，将            ．
⑶ 在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W₁，小球克服木板的摩擦力做的功为W₂，则W₁    W₂（选填“﹥”、“﹤”或“﹦”）．
⑷ 为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为h_A、h_B的位置滚下（m_A＜m_B，h_A＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止．同组的小红认为他的实验设计有问题，问题是：             ．更正后完成实验，在如图乙所示的甲、乙两次实验中，木块移动过程中受到的摩擦力分别为f_甲、f_乙，则f_甲   f_乙（选填“﹥”、“﹤”或“﹦”）.

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   。

在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如下图所示。在此实验中，我们是通过观察__________________________________来比较各铁块重力势能的大小；

若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA_____hB；
若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mA_____mC。

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．

在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为 $m$的小球悬挂起来，将小球从位置 $B$拉到位置 $A$，由静止释放小球，观察小球从 $A\to B\to C$的过程中的高度和速度的变化，并测出了小球在 $A$、 $B$、 $C$三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如表所示。

运动过程或位置	$A$	$A\to B$	$B$	$B\to C$	$C$
动能 $E_k\left(J\right)$	0	增加	4.98	减少	0
重力势能 $E_P\left(J\right)$	5.00	减少	0	增加	4.97

（1）小球在图中的 $C$位置，受到　　个力的作用。

（2）从实验中可以看出，小球从 $A\to B$的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为　　；在能量转化的过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球由于受到　　造成的。

（3）在实验中，如果换用质量为 $2m$的小球，其他条件不变。那么，小球到达 $B$位置时的机械能　　质量为 $m$的小球到达 $B$位置时的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。

如图所示，结合图中的实验情景，按要求回答下列问题：

（1）图甲：空易拉罐浸入水中越深，排开的水越多，手施加的压力越大，这表明：易拉罐所受浮力的大小与　         　有关。

（2）图乙：滚摆在上、下运动的过程中，其　       　能与　       　能相互转化。

（3）图丙：向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，很快会把整杯清水染成蓝色，这一现象表明　        　。

（4）图丁：用此实验装置可研究电阻与导体　      　的关系。

小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图所示，将同一个弹簧压缩_________（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，分析比较木块_________ ，从而比较弹性势能的大小。（2）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）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了．你认为小明的观点是_________的（选填“正确”或“错误”），理由是_____________________________________ 。

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球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高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：当下落高度一定时，                     。
（3）比较    两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（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”）。
（5）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为    能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为    能。

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）．

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选用　  　两图；实验中应保证　           　相同，为了达到这一目的所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

（4）若水平面绝对光滑，铁球将做　       　运动．