初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

如图所示，摆线的长L相同，小球A 、B 的质量m_A＜m_B，悬线与竖直方向的夹角α＜β。

（1）图甲中将摆球从图示位置由静止释放，摆球向下摆动的过程中，观察到它的速度越来越大，则摆球的动能逐渐_________，重力势能逐渐________。
（2）图甲、乙中，同时由静止释放A 、B两球，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。
（3）悬线与竖直方向的夹角越大，开始向下摆动时具有的重力势能__________，到达最低点时具有的动能___________。
（4）小明设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好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。本实验中通过______________________反映小球撞击木块C前的动能大小；如图乙、丙所示实验中，可得出初步结论：______ 。

小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块　  　来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就　 　．
（3）若物块冲上斜面的最大高度h_a=h_c＜h_b，弹性形变的大小l_a＜l_b=l_c，则物块达到最高处所具有的重力势能E_a、E_b、E_c的大小关系是　 　．

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

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：弹性势能的大小是弹簧的材料有关．
为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同．最后得出以下实验记录表．

实验次数	使用的弹簧	被压缩后弹簧的长度/cm	木块移动的距离
①	弹簧A	5	S1
②	弹簧A	8	S2
③	弹簧B	5	S3
④	弹簧B	8	S4

（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）请将探究猜想一的方案补充完整．
①将弹簧A、小球、木块按如图安装好；
②压缩弹簧，使其长度为5cm．放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离S1；
③压缩弹簧，使其长度为　 　cm．放手后，小球被弹出，推动木块移动　 　．
④比较分析实验数据　  　，得出结论．
（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的　 　能．
（4）为了探究猜想二，可选用试验次数②和　 　的数据进行比较分析，若　 　，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．

小华总结所做的物理探究实验发现：
（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，这种研究物理问题的方法叫转换法。

（1）如图：甲实验中小球动能的大小是通过观察比较物块B       反映出来的； 乙实验中水和沙子吸收热量的多少是用        （加热时间/温度计示数）来反映的。
（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法。
如图：甲实验研究小球动能的大小与速度的关系就要多次改变     的大小，同时控制小球的      不变；乙实验中只有物质的    不同，其他因素必须控制相同（例如烧杯的规格相同、水和沙的    相等、酒精灯加热方式相同等）。
（3）小敏想比较酒精和煤油的热值大小，请你帮她把乙实验进行改进，写出实验步骤：                                  。

小华总结两年来所做的物理探究实验发现：(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。

甲 探究摩擦力与什么因素有关   乙探究动能的大小与什么因素有关
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上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观察比较物块B  _________反映出来的。
(2)当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法。如：甲实验究摩擦力的大小与接触面粗糙程度关系，就要保持压力不变，改变_______；乙实验研究小球动能的大小与速度的关系就要保证使用同一小球，使小球从斜面__________由静止自由滚下。
(3)图甲中木块被弹簧测力计拉着做匀速直线运动时，机械能______；图乙中小球从A滚至B斜面底部的过程中机械能________。（选填“增加”、“减小”、“不变”）

【湖北省荆州市2015年中考物理试题】孝定同学在探究“机械能及其转化”实验时，设计并进行了以下实验．

（1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，此过程只有动能和重力势能相互转化．如果小球在斜面顶端时重力势能为mgh，在斜面底端时重力势能为零，动能为mv²。且h=0.2m，g=10N/kg，则小球滑到光滑斜面底端时的速度为  m/s。
（2）如图乙，将小球以一定的速度v₀沿水平方向抛出，小球运动过程中也只有动能和重力势能相互转化．时间t内小球在水平方向运动的距离为x=v₀t，在竖直方向下落的高度为y=gt²，则y与t²的关系可用丙图中的图线  表示。
（3）如图丁所示，小球沿光滑斜面AB由A点静止自由滑下后进入光滑水平桌面BC，已知小球经过B点时速度大小不变，小球从C点水平抛出后落在水平地面E点，地面上D点在C点正下方，已知CD竖直高度为1.25m，θ=30°,g=10N/kg，若要求DE间的距离大于2 m，则斜面AB的长度至少为     m。

（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；乙实验中小车动能的大小是通过                  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，就要改变质量，同时控制速度不变．具体办法是：换用不同质量的小车，让它们从                         由静止滑下．

如图所示是探究动能大小与哪些因素有关的实验装置：

（1）实验中通过观察木块在同一水平面上被推动的__________来比较小球的动能大小．
（2）将同一小球从同一斜面的不同高度（h₁<h₂）有静止开始释放的目的是：使小球到达斜面底部时的速度__________．
（3）小球推动木块，最后静止时的位置如图甲、乙所示，分析可知小球的动能与速度的大小__________（选填“有关”或“无关”）．
（4）如图丙所示，质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜，根据上面的探究可知，飞行的扑克牌一定具有____________的速度（选填“较大”或“较小”）．

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．