初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

根据图中各图所提供的信息，回答下列问题：

⑴图A实验的目的是：                                               ；
⑵图B的实验表明：                                                 ；
⑶图C的实验中某同学在测量了灯L₁两端的电压后，断开开关，然后将AE导线的A端松开，接到D接线柱上，测量灯L₂两端的电压，这一做法存在的问题是                  。
⑷图D的实验可以探究研究电流做功与__________的关系,实验中根据______________________来比较相同时间内电流做功的多少，由此实验现象可得的结论是：______________________________________。

小春发现高速公路常有如图1所示的限速警告标志，他问爸爸：为什么在相同的道路上行驶的汽车却会有不同的最高时速限制呢？爸爸告诉他：大车质量大，惯性大，如果速度太快的话，遇紧急情况时不能及时停下来，极易造成交通事故．小春想：这就是说在相同情况下大车要停下来所用的距离比小车要长？为此，他设计了如图2所示的装置及以下探究方案：

①让一辆小车从光滑斜面上某位置由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₁；
②给小车车厢里添加适当的钩码，并使小车从同一高度由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₂；
③再继续增加钩码数量，重复步骤②；
④比较各次水平运动距离s的大小，归纳出结论．
对于上述探究方案，请你作答：
（1）给小车添加钩码的目的是：            
（2）让小车从同一高度下滑的目的是：             
（3）小车在水平面上运动的过程中机械能转化成了      能．
（4）假设各次小车在水平面上运动时所受的摩擦力均相同，则s_{2_____________} s₁（选填：“＞”、“=”或“＜”），原因是：                          ．
（5）小春的探究方案合理吗？      ．为什么？                 ．

用图所示的实验装置研究运动和力的关系。
(1)让小车从斜面上滑下后沿水平面运动，是为了使小车在竖直方向上受到的_______力和         ___________力相平衡，其作用效果相互抵消，相当于小车只受水平方向上的摩擦力。
(2)每次都让小车从同一个斜面的__________位置由静止开始滑下，是为了使小车在滑到斜面底端时具有相同的_____________。
(3)比较下图中小车在不同表面滑行的最大距离，可以得出：在初速度相同的条件下，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越__________ ，小车运动的越___________ 。
(4)在此实验的基础上进行合理的推理，可以得到：运动物体不受外力时，它将______________。

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：                                    。

理想实验的研究方法是进行科学研究的重要方法，许多物理学的规律和模型的产生都是在理想状态下推理得到的。比如：我们学习的牛顿第一定律就是理想实验研究方法得到的定律。牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，后来他经过实验画出了 “大炮”的草图（如图）——在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。在此基础上他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论。这就是著名的“牛顿大炮”的故事，故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。请回答：

（1）为什么掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面？
（2）牛顿在该研究中依据的事实是                                           。
（3）牛顿当年推理得出的重要结论是                                         。
（4）如今，牛顿当年的推测已变成了现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了    
（5）人造地球卫星的轨道示意图如图12。它在大气层外环绕地球运行的过程中，重力势能和动能相互转化，机械能是守恒的。它在近地点的         能最小。    

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。

李明猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。

Ⅰ．如甲图所示，让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，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。
Ⅱ．如图乙图所示，让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，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。
（1）乙图让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是：两球到达水平面时，具有相同的____________。
（2）选用甲图探究的是动能与__________的关系，理由是两球________相等，得出的结论是：________________________________，动能越大。
（3）选用乙图探究的是动能与__________的关系，得出的结论是：_____________________，动能越大。

小明看到运动员拉弓射箭时，拉弓得越弯，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，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分别比较木块      ，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）实验中小车推动木块移动一段距离后都要停下来，这一过程中是      能转化为      能．

如图，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一斜面的h_A、h_B、h_C高处滚下（m_A＝m_B＜m_C，h_A＝h_C＞h_B），推动纸盒运动一段距离后静止.

（1）若要研究物体动能与质量的关系，我们应选择___________两图来进行比较.
（2）从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时，_______球的动能最大.
（3）纸盒被撞得越远，说明钢球做的功越________,所具有的__________越大.
（4）综合整个实验可知,物体的质量越大,__________越大,物体的动能越大.

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．