初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

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.

小明参加科技节“掷飞机”比赛，该项目的规则是：纸飞机掷出后在空中滞留的时间越长成绩越好。查阅资料得知：纸飞机在空中滞留的时间与其形状、质量、出手速度和出手角度有关。小明认为还可能与纸飞机表面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想，小明准备了以下器材进行实验研究：

发射器（如图）；秒表；剪刀；面积、质量大小和表面粗糙程度不同的两种纸 $A$、 $B$各若干张（同种纸正反面粗糙程度相同）。

（1）发射器的弹簧压缩得越短，释放后纸飞机获得的速度越大，其原因是　       　。

（2）写出本实验的主要步骤。

某同学在总结所做的物理探究实验时发现了如下规律：

（1）当要研究的物理量不易直接测量时，可以用转换法把它们间接表示出来。
如：图（甲）的实验是通过观察                             ，间接的知道小球A动能的大小；图（乙）的实验是通过观察                            ，间接的比较两个电阻丝产生热量的多少。
（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）的实验中，使用同一个小球是为了探究动能大小与          的关系；图（乙）中将两个电阻串联起来是为了探究电流产生的热量与         的关系。
（3）有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验。
如：图（甲）装置中增加弹簧测力计、刻度尺等器材，还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关；图（乙）中如果再增加一个                  ，还可以探究电流产生的热量与电流大小的关系。

观看了电视播放的飞机在空中水平飞行投弹攻击地面目标的军事演习后，军事迷小兵对炮弹离开飞机后影响其水平飞行距离大小的因素产生了两个猜想：
①飞机水平飞行的速度越大，炮弹离开飞机后飞行的水平距离越远；
②炮弹离开飞机后飞行的水平距离跟飞机飞行高度有关。
为了验证猜想，小兵在老师的指导下进行了如图所示的实验：

（1）让小球从光滑斜槽上的A点自由滑下，经C点后沿水平方向运动离开斜槽，最后落在地面上的P₁点。
（2）保持斜槽的高度不变，让小球从斜槽上的B点自由滑下，经C点离开斜槽，最后落在地面上的P₂点。此时小球经过C点的速度       （选填“大于”、“等于”或“小于”）上一步中小球经过C点的速度，由此可证明猜想①是     （选填“正确”或“错误”）的。
（3）为了验证猜想②，应控制小球离开C点时     的大小不变。小兵增加h的高度，仍让小球从A点自由滑下，此时小球落在地面上的P₃点，比较OP₃和      （选填“OP₁”或“OP₂”）可得结论：飞机飞行的高度越高，炮弹离开飞机后飞行的水平距离越       （选填“大”或“小”）。

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的质量分别为m_A、m_B（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．说明两小球在摆动过程中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，可得出结论：     ．
（3）如图乙、丙所示，是为了探究：     与     的关系．

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：______________________________________。

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”）．

如图所示，甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上．乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动．请回答下列问题：

　　（1）甲实验的目的是探究钢球动能的大小与             的关系；实验时，它是通过观察            ，从而判断钢球动能的大小。
　　（2）进行乙实验时，每一次都让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，其目的是使小车在水平面运动的起始             相同；通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动            来判断小车在不同的水平面受到            的大小．从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将                。

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．

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．
为了验以相同的初始速度滑上长证猜想一，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球木板，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小球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，小明让一小球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．
根据图象得出的结论是：　                                                 　．

基础问答、作图和计算

（1）射箭运动员用力拉满弓，从能量转化的角度分析，这是为了让弓具有更大的　       　，可以更多地转化为箭的　          　，将箭射得更远。

（2）如图，物体 $A$、 $B$在力 $F$作用下，以相同的速度在水平面上向右做匀速直线运动。请画出物体 $B$在水平方向上的受力示意图。

（3）我国“蛟龙号”载人潜水器下潜至 $7\mathit{km}$深的海水中，若海水的密度取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，潜水器受到水的压强大小约是　　。

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．

小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验步骤如下：

（1）将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．
（2）将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
（3）将质量为2m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示．
根据上述三次实验，回答下列问题：
（1）钢球沿斜面滚下过程中，重力势能  动能 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）观察木块被撞击后移动距离的长短，是为了判断           ；这里用到的物理学研究问题的方法叫     法；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）为探究动能大小与物体运动速度的关系，应选用 两个图来分析。
（4）分析乙、丙两图，得到的实验结论是                                    。

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：_________________。

图中所示为研究重力势能的大小与哪些因素有关的一种实验装置。某小组同学每次都让重锤从高处由静止下落，砸到粘有橡皮泥的小铁桌面上，并使小铁桌的桌腿陷入细沙中一定的深度。他们观察到：在重锤下落高度不同的情况下，桌腿进入细沙中的深度不同。老师告诉他们，桌腿进入细沙中的深度越大，反映出重锤对小铁桌做的功越多，表明重锤具有的重力势能越大。他们用m表示重锤的质量，H表示重锤距小铁桌的高度，h表示桌腿进入细沙中的深度，并将部分实验数据记录在下面的表格中。

实验序号	重锤质量 m/kg	重锤距小铁桌的高度H/m	桌腿进入细沙中的 深度h /m
1	0.1	0.6	0.024
2	0.1	0.9	0.030
3	0.2	0.3	0.024
4	0.2	0.6	0.035

(1)比较实验序号1与2（或3与4）的数据及观察到的现象，可分析得出的初步结论是：在     相同的情况下，重锤被举得越高，具有的重力势能越   （选填“大”或“小”） 。
(2)分析比较实验序号__________的数据及观察到的现象，可分析得出的初步结论是：在举起高度相同的情况下，重锤的质量越大，具有的重力势能就越大。