初中物理动能和势能的转化与守恒实验题

物理实验课上，某实验小组利用带有刻度尺的斜面，小车和数字钟测量小车的平均速度，如图所示，图中显示的是他们测量过程中的小车在甲、乙、丙三个位置及其对应时刻的情形，显示时间的格式是"时：分：秒"。

（1）小车从斜面下滑过程中，其能量转化情况是 　 　。

（2）由图可知，小车从乙位置运动至丙位置的平均速度是 　 　m/s；

（3）小组同学们讨论后认为实验时斜面的倾斜度不宜太大，你认为这样做的理由是 　（答案合理即可）。

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

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：______ 。

为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示实验。

(1) 实验中通过观察＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来判断物体重力势能的大小。
(2) 要探究重力势能大小与高度的关系应选择图1和图＿＿＿＿进行分析比较。
(3) 图2和图3探究得到的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(1)小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中，

①实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目的是___________________________．
②杠杆平衡后，小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_______个钩码，使杠杆在水平位置平衡．
③他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1N．当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将__________(选填“大于”、“等于”或“小于”)1N．
(2)如图所示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验．实验步骤如下：

Ⅰ．让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离．
Ⅱ．让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离．
①步骤Ⅰ是为了研究动能大小与_________的关系．
②步骤Ⅱ是为了研究动能大小与_________的关系．
③该实验中斜面的作用是为了控制钢球_________的大小，木块的作用是为了比较钢球________大小．

在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如甲图所示。请回答下列问题：

（1）从同一高度由静止释放的目的是        _，该实验的目的是研究铁球的动能大小与        （选填“质量”或“速度”）的关系。
（2）该实验是通过观察       的大小，来说明铁球对木块         的多少，从而判断出      （“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。
（3）若水平面绝对光滑且不计空气阻力，该实验能成功吗?答：                      
（4）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行? 答：          若他按此方案操作，他会看到的现象是：              

总结本学期所做的物理探究实验会发现：
（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。如图甲的实验是通过                     ，间接的知道物体动能的大小；图乙的实验是通过                    ，间接比较两个电阻丝产生的热量的多少。

（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：中，使用同一个球就是为了____________，探究动能大小与__________的关系；图乙中将两个电阻串联起来，就是为了__________，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：图甲装置中增加一个弹簧测力计等器材，我们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__________，我们就可以探究电流产生的热量与电流大小的关系了。

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“﹦”）.

（1）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，如图所示，将同一个弹簧每次压缩    的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球弹开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    达到探究目的.
（选填“能”或“不能”）
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彻底消失了，你认为小明的观点是    的，理由是    .
（2）在探究凸透镜成像规律的实验中：
①保持蜡烛、凸透镜的位置不变，调节光屏的位置，使光屏上得到了清晰的像，如图所示.此时，光屏上得到的是倒立、    的实像，利用这个成像规律可以制成    .

②一段时间过后，蜡烛燃烧变短，像成在了光屏的上方，为了使像仍在成在光屏中央，则可以将凸透镜向    移动.
③若在蜡烛和凸透镜的中间给凸透镜戴上一片“近视眼镜”，则只要将光屏向    （选填“左”、“右”）移动，光屏上仍可出现清晰的像.

教室的窗玻璃是双层的。课间，同学在窗外敲玻璃时，小明感觉双层玻璃与单层玻璃的振动情况不一样。于是他想探究“受敲击时，双层玻璃和单层玻璃的振动强弱情况”。为此，小明进行了以下实验：

①将单层玻璃板固定在有一定倾角的斜面上，把玻璃球靠在玻璃板的右侧，把橡胶球悬挂在支架上靠在玻璃板的左侧(如图所示)。
②随意拉开橡胶球，放手后让其敲击玻璃板，玻璃球被弹开，记下玻璃球被弹出的距离。共做6次。
③换成双层玻璃板重复上述实验。
（1）实验后，发现玻璃球被弹开距离的数据比较杂乱，这与实验中的哪一操作不当有关?               。
小明改进后，重做了实验，获得了如下数据：

实验次数	1	2	3	4	5	6	平均值
玻璃球被弹开的距离(cm)	单层	20.2	20.8	21.1	20.5	20.7	20.9	20.7
双层	19.9	20.3	20.1	20.2	19.9	20.2	20.1

（2）受到橡胶球的敲击时，玻璃板振动的强弱是通过                     来反映的。
（3）根据上表中的实验数据分析，可以得出的结论是                           。
（4）实验中为了能使两种玻璃把玻璃球弹开的距离有较大的差异，请你提出一种可行的实验改进办法：                                                      。

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：______ 。

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。

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：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。

(1)为验证猜想一，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩      (相同/不同)的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度)，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            ，从而比较弹性势能的大小；
(2)为验证猜想二，需选用            的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩      (相同/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，对数据进行比较分析时，若       ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
(3)若水平面绝对光滑，本实验将         (能/不能)达到探究目的；
(4)小明根据实验现象认为：小球和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      (正确/不正确)
的，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。

在学习势能知识时，小红将一张硬卡片对折，在开口一边剪两刀，然后将一根橡皮筋套在开口边，做成了一个特殊的卡片．

(1)小红将图中的卡片反过来，用手把它压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的实验现象是_______，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋对卡片_______，因此橡皮筋具有____________________．
(2)接下来小红仍将卡片下压，但不压平，迅速松手后观察到的实验现象是________，小红根据这个实验现象可以得出的结论是____________________________．
(3)要想卡片弹得更高，请想一想有哪些方法？(写出两种)
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