初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

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：_________________。

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　 　．

在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时，小雨提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能可能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能可能与物体所在的高度有关。

为此他设计了如图甲所示的实验装置。将两端开口、长约1m、粗细均匀的圆柱形玻璃管竖直固定在铁架台上将粗细适宜的圆柱形泡沫塑料块置于玻璃管内O点处（塑料块与玻璃管内壁有适量的摩擦）；其他器材还有：刻度尺、一组系有细线的质量不等的钩码、用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒（如图乙所示）
请你帮助小雨回答下列问题：
（1）探究“猜想一”时，应使用质量      （选填“相同”或“不同”）的钩码从     （选填“相同”或“不同”）的高度在玻璃管内由静止下落，去冲击O点的泡沫塑料块，然后用刻度尺分别测量             ；从而比较出重力势能的大小。
（2）设计探究“猜想二”的记录实验数据的表格。

小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路．他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢?
（1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中___________能增加的就越大。
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。

为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：________________________________________________________________。
小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同。这说明猜想一是___________(选填“正确”或“错误”)的。
在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：

次数	1	2	3	4	5
木板倾角θ	10°	30°	53°	75°	85°
向上滑行的 最大距离s/m	0．50	0．40	0．36	0．39	0．43

 

根据表中数据，请在图乙中描点作出s—θ图象．由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的关系是_________________________________

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．

如图所示，滚摆在竖直平面内上下往复运动。                                         

（1）这个实验可以说明的物理问题是：________________________________；
（2）滚摆从最低点向最高点运动时，_________________转化为 __________。
（3）在滚摆上下往复运动的过程中，可以看到它们上升的高度_____，（填“增
大”、“减少”或“不变”）这说明：滚摆所具有的___________逐渐减少。

如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。现在用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远。回答以下问题：

（1）设计本实验的目的是研究                                     ；
（2）让质量不同的钢球从同一高度滚下是为了                             ；
（3）小木块被撞得越远，说明钢球的            越大；
（4）此次实验得出的结论是                                           。

某同学在探究“物体动能大小与物体质量大小的关系”实验中，他    猜想“物体动能大小还与物体速度大小有关”，所用的实验装置如图所示。A为小球，B为木块。

（1）    前两次的实验数据如下表；在第3次实验中，木块移动的距离如图所示，a为木块左侧面的初位置，b为木块左侧面的末位置，根据表格和图中的信息，将表格中的空白处填写完整。

次数	小球的 质量m	小球下落 的高度h	小球到达底端的速度v	木块移动的距离s/cm	小球的动能 E/J
1	大	ho	vo	60.8	大
2	中	ho	vo	48.2	中
3	小	ho	vo		小

（2）如果第1次实验中，木块运动到了长木板的末端之外。在不更换实验器材的条件下，解决的办法是：__   （3）如果用圆柱体代表小球做该实验，其好处之一是_       _           

小华要参加校运会的铅球比赛，为了能取得最好的成绩，他想：影响铅球掷得远近的因素到底有哪些呢？为此，他以一支玩具手枪为实验器材进行了以下探究：

（1）熟悉手枪结构：玩具手枪的内部结构中有一根弹簧，弹簧压缩的长度可调节。压缩的弹簧伸长时，将子弹射出，弹簧的___  ___能转化成子弹的动能。
（2）小华将手枪固定在某一高度，用同一颗子弹从枪口射出，以下是五次实验数据记录：

枪口与水平面的夹角θ	15°	30°	45°	60°	75°
子弹落点到枪口的水平距离s/m	7.5	10.1	10.9	9.2	5.3

根据实验数据可以推测，小华探究的问题是：在相同条件下，子弹的射程可能和
                          有关。
（3）分析数据可以得出结论：夹角在      度左右时，子弹射程最远。小华由此推想：相同条件下，铅球以这一角度掷出，掷得最远；
（4）第二天，小华与同桌交流，同桌认为以上实验方案能够再完善，可以进一步获得更准确的结论。你认为小华的方案还能做的改进是：                             。
（5）影响子弹射程的因素可能还有许多，请再提出一个合理的猜想：              
              。

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”）

在研究物体的动能与哪些因素有关的实验中，如图所示，让同一小球两次分别从同一滑轨的A处和B处自由滚下：

（1）此实验中，通过观察什么来比较小球的动能大小？答：                 ；
（2）同一小球分别从同一滑轨的不同高度A处和B处滚下，到达水平面时速度v_A大于 v_B。可知小球的动能大小与它的       有关。
（3）此实验能够说明：         一定时，速度越大，动能越大。

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．如图19：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      （选填“加热时间”或“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19：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）．

（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．

探究动能的大小与哪些因素有关。
(1)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，如图甲所示。
(2)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，如图乙所示。

在上述甲、乙两组实验中：
①实验中通过观察          的长短，来判断小球动能的大小。
②乙图中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
          。
③选用图甲探究的是动能与_____________的关系，理由是：两球_____________相等；得出的结论是：          。
④选用图乙探究的是动能与______________的关系，得出的结论是：_________________。
⑤物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法；本实验中运用了两种研究方法，一是___________________法；二是转换法。

如图是课本上的一些演示实验或插图，请你根据要求填空：

(1) A图所探究的物理问题是________________________________________________；
(2) B图所探究的结论是                                                  ；
(3) C图所探究的物理问题是 _______________________________________________；
(4) D图所探究的结论是                                                  ；