5.4.10 拓展10 機械能實驗探究 同步練習

第五章簡單機械與功第4節(jié)機械能第10課時拓展10機械能實驗探究過關檢測1、如圖1是探究“物體的動能大小與哪些因素有關”的實驗裝置圖。其中，mA=mB＜mC，hA=hC>hB。（1）實驗中，探究的動能是指（填序號）A．小球在斜面上時的動能 B．小球撞擊木塊時的動能C．小球撞擊木塊后的動能 D．木塊的動能（2）使質量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，是為了研究動能大小與的關系。（3）小球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運動，木塊在水平木板上滑行一段距離后停下，如圖1中的A所示，設木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前的動能為E，則EKW（選填“大于”、“等于”或“小于”）（4）實驗結束后，該同學拿走木塊，先后將同一小球從同一斜面的不同高度處靜止釋放，如圖2中的甲，記錄小球在不同表面上滑行到靜止的距離（如圖乙），根據(jù)此現(xiàn)象，小剛得出了動能與速度有關的結論。你認為該同學實驗方案是否合理，（合理/不合理）。表面毛巾棉布木板摩擦力最大較大最小小球運動距離最近較遠最遠2、小明同學在做“探究物體的動能與什么因素有關”的實驗中，設計了如圖所示的實驗，用一條沒有彈性的細繩吊著一個實心鐵球制成單擺，將一滑塊放到滑槽上并使之左端剛好在懸點O的正下方，小明進行了以下三步實驗操作：步驟一：將鐵球挪到a點位置靜止釋放，打到滑塊上，記錄滑塊在滑槽上移動的距離s1；步驟二：把滑塊擺放到原處，將小球挪到b點位置靜止釋放，打到滑塊上，記錄滑塊在滑槽上移動的距離s2；步驟三：換一等體積的實心鋁球，將鋁球挪到b點位置靜止釋放，打到擺放在原處的滑塊上，記錄滑塊在滑槽上移動的距離s3。（1）小明同學進行“步驟一”和“步驟二”的實驗，是想探究動能大小與的關系；（2）該實驗中物體的動能是指（選填序號）；A．小球在撞擊滑塊前的平均動能 B．小球撞擊滑塊時的動能C．小球撞擊滑塊后的動能 D．滑塊的動能（3）請你根據(jù)已學的知識判斷，s2和s3的大小關系是：s2s3（選填“大于”“小于”或“等于”），由此可得出結論：。3、圖甲是某同學探究動能大小與速度關系時的實驗場景：斜面上有兩個完全相同的平行軌道，將兩小球①、②從軌道上由靜止釋放，與放置在水平木板上的兩個相同木塊甲、乙發(fā)生碰撞，兩個木塊初始位置到斜面底端的距離相等。(1)為完成實驗，應使兩個質量的小球從軌道上高度由靜止釋放。（均選填“相同”或“不同”）(2)由圖甲場景可知，碰撞木塊前瞬間，小球（選填“①”或“②”）的動能較大，兩木塊通過A、B兩點處所受的滑動摩擦力大小分別為fA、fB，則fAfB（選填“＞”、“=”或“＜”）。(3)圖乙是某次實驗的場景：將兩小球從圖中E、F處由靜止釋放，最終木塊甲從水平木板的右端滑出，該同學用質量更大的木塊丙替換木塊甲后繼續(xù)此次實驗，將兩小球仍從圖中E、F處由靜止釋放，木塊丙未滑出木板，請分析評估該方案。4、小科同學的物理興趣小組準備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關”。他們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量、彈簧螺紋圈直徑、彈簧的材料等因素有關。他們的實驗裝置如圖所示，把彈簧放在水平面上，其左端固定在墻上，AO等于彈簧原長，水平面O點左側光滑，右側粗糙。將物體M從O點壓縮彈簧到P點，然后由靜止釋放，當物體M運動到O點與彈簧分開，最終運動到Q點靜止。請補充完成他們的探究過程：（1）彈簧彈性勢能的大小是通過來衡量的；（2）探究彈簧彈性勢能與彈簧長度變化量的關系，應該選用（選填“相同”或“不同”）彈簧進行實驗。并先后改變之間的距離，測出OQ的距離，重復實驗，測量多組數(shù)據(jù)并記錄；（3）物體M從P點運動到O點過程中，彈性勢能轉化為物體的能，物體M機械能（選填“變大”、“不變”或“變小”）。5、某同學做“研究影響擺動周期的因素”的實驗，已經有如下的實驗器材較長的細線、質量為的100g和50g小球、鐵架臺、夾子，實驗記錄如下：實驗序號擺線長度（米）擺球質量（克）擺動幅度連續(xù)擺動20次的時間（秒）擺動周期（秒）10.2550半拳寬20120.25100半拳寬20130.2550一拳寬20140.250半拳寬160.850.2100一拳寬16（1）完成表格中“擺動周期”的填寫；（2）分析比較實驗序號可以得出：當擺動幅度和擺線長度不變時，擺動周期與擺球質量無關；（3）分析比較實驗序號1和3可以得出：當擺線長度和擺球質量不變時，擺動周期與無關；（4）分析比較實驗序號2和4可以得出：當時，。6、小科同學用如圖所示的實驗裝置探究“運動和力的關系”。（1）小科先將毛巾鋪在水平面上，讓小車從圖中A點由靜止滑下，在滑至水平面的過程中，小車的重力勢能轉化為；到達水平面后，小車繼續(xù)前進，在B點停止運動；（2）小科將毛巾換成棉布，讓同一小車仍從同一斜面上的A點由靜止滑下，目的是，觀察到小車會在B點的（選填“左”或“右”）側停止運動；（3）再將棉布去掉，重復上述步驟，當小車在水平木板上運動時，受到（選填“平衡力”或“非平衡力”）；通過實驗分析可知，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，在水平面運動的距離越；（4）這三次實驗中摩擦力對小車做的功（選填“相等”、“不等”或“無法判斷”）；這個實驗（選填“能”與“不能”）解釋交通警示語“雨天路滑減速慢行”。7、水平桌面上滾動的小球離開桌面后，會沿著曲線向前飛行并最終落到地面上，如圖甲所示。小球在水平方向飛行的距離與哪些因素有關呢？小明提出了以下三個猜想：猜想1：與小球離開桌面時的速度有關；猜想2：與小球的質量有關；猜想3：與小球離地面的高度有關；（1）為了使小球向前運動，小明設計如圖乙所示的實驗裝置，將一根輕質彈簧固定在A點，小球將彈簧壓縮到C處后由靜止釋放，則小球在彈簧推力的作用下向前滾動，在此過程中，彈簧的能轉化為小球的能；（2）為了驗證猜想1是否正確，小組成員進行如下實驗：保持小球質量和離地高度不變，將彈簧壓縮到不同的長度，小球離開彈簧后，將獲得不同的速度，發(fā)現(xiàn)小球水平飛行的距離不相同。這說明猜想1是（選填“正確”或“錯誤”）的；（3）小明接下來想探究猜想2，仍采用圖乙的裝置，用不同質量的小球將彈簧壓縮到相同的長度，由靜止釋放后比較小球水平飛行的距離與質量的關系；你認為小明的方案存在的問題是，請你為小明設計一個正確的方案：；序號質量m/g速度v/cm·s-1離地高度H/cm水平飛行距離s/cm110555210520103105451541058020（4）小華按正確的方法探究了猜想3，并記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以得出結論：當小球質量和離開桌面的速度一定時，小球離地面的高度H為cm時，小球水平飛行的距離s為30cm。8、小明在實驗室看到一科學玩具——牛頓擺，如圖1甲所示，它由支架、細線和5個完全相同的鋼球組成，每個鋼球通過兩根無彈性細線固定在支架上，并緊挨著排列在同一水平直線上。拉起最左側的鋼球，釋放后，它像單擺一樣向右擺動撞擊相鄰鋼球，僅把最右側的鋼球撞出，其他球幾乎靜止不動。這引發(fā)了小明的思考：為什么碰撞后僅有一個球擺動，而其余球仍然保持靜止？于是他提出問題：被撞而擺動的鋼球數(shù)量與哪些因素有關？接著他做出以下猜想：①可能與撞擊球撞擊時的速度大小有關；②可能與撞擊球的數(shù)量多少有關；將牛頓擺等效為單擺模型，如圖1乙所示是一個鋼球撞擊其它鋼球的情形，五個鋼球自左向右標為球。若不考慮能量損失，請回答下列問題：（1）將A球作為撞擊球拉至一定的高度（保持細線繃直），由靜止開始釋放。釋放后，A球向右擺動過程中，將能轉化為動能。（2）探究猜想①時，必須先控制每次撞擊球的相等，為了改變撞擊球撞擊時的速度，你的操作辦法是：。釋放后，當鋼球A以不同速度發(fā)生碰撞時，每次均僅有E球被撞出，由此可判斷：被撞而擺動的鋼球數(shù)量與撞擊球的速度（選填：“有關”或“無關”）。（3）通過上述實驗，小明還是不明白為什么僅有一個球被撞出，于是他向老師請教，老師說：牛頓擺的鋼球間發(fā)生碰撞時，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，所以最終只有一個鋼球被撞出。根據(jù)老師的講解，小明繼續(xù)探究猜想②，將A、B兩球作為撞擊球緊挨著，拉起一定高度后同時釋放，A、B球向右擺動并與C球相撞，則此時可觀察到的現(xiàn)象是如圖2中的（選填：“甲”、“乙”或“丙”）；請闡述你選擇的理由：。9、某同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質量、下落高度和運動路徑有關。于是設計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質量為m，B球質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下（球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗測得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且h1<h2<h3。（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過來反映的。（2）比較兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當下落高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大。（3）比較A，C兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙中深度更大，由此可得出結論：。（4）比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑（選填：“有關”或“無關”）。（5）小球在下落過程中，將轉化為能。10、為了探究“彈性勢能的大小與物體的彈性形變大小的關系”，小明用圖示裝置進行實驗，B處為彈簧的原長位置。在水平桌面上，壓縮彈簧后由靜止釋放小球甲，使小球甲撞擊同一紙盒，并與紙盒一起向右滑行。撞擊前紙盒均位于B點右側同一位置，忽略小球碰撞時的能量損失。（1）小明每次應將彈簧壓縮（相同/不同）的長度，再釋放小球甲，通過比較各次實驗中，從而判斷彈簧彈性勢能的大??；（2）每次實驗中，小球甲和紙盒克服摩擦力做功（相同/不同）；（3）圖示實驗中，將小球自A處由靜止釋放，最終小球和紙盒一起靜止于C處，此過程中小球動能最大的位置在（之間/B點/之間）；（4）在完成實驗后，小明又找來一個質量更大的小球乙，用兩小球在同一水平面上分別壓縮同一根彈簧至相同位置后釋放撞擊同一紙盒，得到甲、乙球與紙盒一起移動的距離分別為和，則和的大小關系為。11、如圖所示，在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，將不同金屬球從斜面的某一高度由靜止開始滾下，推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下，完成甲、乙、丙所示的三次實驗。（1）金屬球在滾下斜面的過程中，它的能轉化為動能；（2）做了甲、乙、丙三次實驗：讓不同金屬球從斜面的某一高度由靜止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞擊得越遠，說明金屬球到達水平面時的動能就越；這種比較動能大小的研究方法是；（3）要探究動能與速度的關系應選用圖，結論是；（4）甲，乙兩圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是小球在水平面，結論是；（5）如圖丁所示是交通管理部門對不同車型設定的最高速度，由“十次車禍九次快”、“安全駕駛莫超載”可知事故的原因是超載或超速。用甲、丙兩圖的實驗現(xiàn)象所得到的結論，可以解釋汽車（選填“超載”或“超速”）行駛時危險性大的原因。12、如圖所示，在“探究影響重力勢能大小的因素”實驗中，有三個實心的、大小相同的鐵球A、鐵球B和塑料球C，球A、C離沙地高度相同.現(xiàn)讓三個球同時由靜止釋放，球落到沙地上的狀態(tài)如圖中虛線球所示。（1）根據(jù)A、B、C三個小球在沙地中下陷的深度可以判斷出釋放前球的重力勢能最大；（2）比較球A、C可得出結論；（3）球在空中下落時減少的重力勢能主要轉化為；（4）小球在下落過程中，重力會對小球做功，則重力對小球做功大小與時間關系圖應是。A．B．C．D．

第五章簡單機械與功第4節(jié)機械能第10課時拓展10機械能實驗探究過關檢測1、如圖1是探究“物體的動能大小與哪些因素有關”的實驗裝置圖。其中，mA=mB＜mC，hA=hC>hB。（1）實驗中，探究的動能是指（填序號）A．小球在斜面上時的動能 B．小球撞擊木塊時的動能C．小球撞擊木塊后的動能 D．木塊的動能（2）使質量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，是為了研究動能大小與的關系。（3）小球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運動，木塊在水平木板上滑行一段距離后停下，如圖1中的A所示，設木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前的動能為E，則EKW（選填“大于”、“等于”或“小于”）（4）實驗結束后，該同學拿走木塊，先后將同一小球從同一斜面的不同高度處靜止釋放，如圖2中的甲，記錄小球在不同表面上滑行到靜止的距離（如圖乙），根據(jù)此現(xiàn)象，小剛得出了動能與速度有關的結論。你認為該同學實驗方案是否合理，（合理/不合理）。表面毛巾棉布木板摩擦力最大較大最小小球運動距離最近較遠最遠【答案】B速度大于不合理【解析】（1）實驗中，探究的動能是指小球撞擊木塊時的動能。（2）使質量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下，題中質量相同，高度不同，會使小球到達水平面的速度不同，所以是為了研究動能大小與速度的關系。（3）小球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊時，會有能量損失，所以EK大于W（4）該同學拿走木塊，先后將同一小球從同一斜面的不同高度處靜止釋放，高度不同，接觸面粗糙程度不同，所以摩擦力不同，沒有做到控制變量，所以不合理。2、小明同學在做“探究物體的動能與什么因素有關”的實驗中，設計了如圖所示的實驗，用一條沒有彈性的細繩吊著一個實心鐵球制成單擺，將一滑塊放到滑槽上并使之左端剛好在懸點O的正下方，小明進行了以下三步實驗操作：步驟一：將鐵球挪到a點位置靜止釋放，打到滑塊上，記錄滑塊在滑槽上移動的距離s1；步驟二：把滑塊擺放到原處，將小球挪到b點位置靜止釋放，打到滑塊上，記錄滑塊在滑槽上移動的距離s2；步驟三：換一等體積的實心鋁球，將鋁球挪到b點位置靜止釋放，打到擺放在原處的滑塊上，記錄滑塊在滑槽上移動的距離s3。（1）小明同學進行“步驟一”和“步驟二”的實驗，是想探究動能大小與的關系；（2）該實驗中物體的動能是指（選填序號）；A．小球在撞擊滑塊前的平均動能 B．小球撞擊滑塊時的動能C．小球撞擊滑塊后的動能 D．滑塊的動能（3）請你根據(jù)已學的知識判斷，s2和s3的大小關系是：s2s3（選填“大于”“小于”或“等于”），由此可得出結論：。【答案】速度A大于速度相同時，質量越大，動能越大【解析】（1）小明同學進行“步驟一”，將鐵球挪到a點位置靜止釋放，和“步驟二”的實驗，其步驟為將小球挪到b點位置靜止釋放，高度不同，重力勢能轉為為動能不同，故撞擊時的速度不同，動能的大小不同，故探究的是動能的大小與速度的大小關系。（2）實驗中動能指的是小球撞擊前的動能，因為動能是運動時產生的能量，而能量是對外做功的本領，而只有撞擊時，小球對滑塊做功，故A符合題意。故選A。（3）等體積的實心鐵球和鋁球相比，鐵的密度大于鋁，故鐵的質量大于鋁球的質量，質量越大，速度相同時，鐵球的動能大于鋁球的動能，動能大的對滑動做功也越多，故s2大于s3；從同一位置釋放，撞擊前的速度相同，鐵球的質量大，動能大，故得出的結論是速度相同時，質量越大，動能越大。3、圖甲是某同學探究動能大小與速度關系時的實驗場景：斜面上有兩個完全相同的平行軌道，將兩小球①、②從軌道上由靜止釋放，與放置在水平木板上的兩個相同木塊甲、乙發(fā)生碰撞，兩個木塊初始位置到斜面底端的距離相等。(1)為完成實驗，應使兩個質量的小球從軌道上高度由靜止釋放。（均選填“相同”或“不同”）(2)由圖甲場景可知，碰撞木塊前瞬間，小球（選填“①”或“②”）的動能較大，兩木塊通過A、B兩點處所受的滑動摩擦力大小分別為fA、fB，則fAfB（選填“＞”、“=”或“＜”）。(3)圖乙是某次實驗的場景：將兩小球從圖中E、F處由靜止釋放，最終木塊甲從水平木板的右端滑出，該同學用質量更大的木塊丙替換木塊甲后繼續(xù)此次實驗，將兩小球仍從圖中E、F處由靜止釋放，木塊丙未滑出木板，請分析評估該方案?！敬鸢浮肯嗤煌?見解析【解析】(1)探究動能大小與速度關系時，應控制質量不變，改變速度，故應使兩個質量相同的小球從軌道上不同高度由靜止釋放。(2)圖甲中，碰撞木塊前瞬間，小球①是從較高的高度滑下的，速度較大，動能較大，因為木塊被①撞的遠，說明小球①的動能大。兩個木塊的質量相等，對水平面的壓力相等，接觸面的粗糙程度相同，滑動摩擦力相同，即fA=fB；(3)[5]該方案不合理，沒有保持物塊質量相等，沒有將物塊乙也替換為木塊丙。4、小科同學的物理興趣小組準備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關”。他們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量、彈簧螺紋圈直徑、彈簧的材料等因素有關。他們的實驗裝置如圖所示，把彈簧放在水平面上，其左端固定在墻上，AO等于彈簧原長，水平面O點左側光滑，右側粗糙。將物體M從O點壓縮彈簧到P點，然后由靜止釋放，當物體M運動到O點與彈簧分開，最終運動到Q點靜止。請補充完成他們的探究過程：（1）彈簧彈性勢能的大小是通過來衡量的；（2）探究彈簧彈性勢能與彈簧長度變化量的關系，應該選用（選填“相同”或“不同”）彈簧進行實驗。并先后改變之間的距離，測出OQ的距離，重復實驗，測量多組數(shù)據(jù)并記錄；（3）物體M從P點運動到O點過程中，彈性勢能轉化為物體的能，物體M機械能（選填“變大”、“不變”或“變小”）?！敬鸢浮课矬wM被彈出的距離相同AP動變大【解析】（1）實驗中彈性勢能的大小時通過物體M被彈出的距離來間接反映的，這用到了轉換法。（2）探究彈性勢能和彈簧長度變化量之間的關系時，必須控制彈簧的螺紋圈直徑、彈簧的材料相同(即相同的彈簧)，改變彈簧長度變化量，即AP間的距離；彈性勢能通過彈簧推動物體在粗糙表面上運動的距離遠近來體現(xiàn)，所以必須測出OQ間的距離；為了使結論具有普遍性，應改變彈簧長度變化量，即AP間的距離，多測幾組數(shù)據(jù)。（3）物體M從P點運動到O點過程中，由于接觸面光滑，整個裝置的機械能是守恒的；彈簧的形變程度變小，彈性勢能變小，物體M的速度變大，質量不變，動能變大，高度不變，重力勢能不變，所以物體M的機械能變大。5、某同學做“研究影響擺動周期的因素”的實驗，已經有如下的實驗器材較長的細線、質量為的100g和50g小球、鐵架臺、夾子，實驗記錄如下：實驗序號擺線長度（米）擺球質量（克）擺動幅度連續(xù)擺動20次的時間（秒）擺動周期（秒）10.2550半拳寬20120.25100半拳寬20130.2550一拳寬20140.250半拳寬160.850.2100一拳寬16（1）完成表格中“擺動周期”的填寫；（2）分析比較實驗序號可以得出：當擺動幅度和擺線長度不變時，擺動周期與擺球質量無關；（3）分析比較實驗序號1和3可以得出：當擺線長度和擺球質量不變時，擺動周期與無關；（4）分析比較實驗序號2和4可以得出：當時，?！敬鸢浮?.81和2擺動幅度擺動幅度和擺球質量不變擺動周期與擺線長度有關，擺線越長，擺動周期越大【解析】（1）由表格數(shù)據(jù)可知，第5次實驗時，連續(xù)擺動20次的時間為16s，則擺動周期。（2）由表格數(shù)據(jù)可知，擺動周期可能與擺線長度、擺球質量、擺動幅度有關，要得出“當擺動幅度和擺線長度不變時，擺動周期與擺球質量無關”的結論，應控制擺動幅度和擺線長度不變，改變擺球質量，表格中實驗序號1和2符合。（3）分析比較實驗序號1、3可知，擺線長度相同，擺球的質量相同，擺動幅度不同時擺動周期相等，故可得結論：當擺線長度和擺球質量不變時，擺動周期與擺動幅度無關。（4）分析比較實驗序號2和4可知，擺動幅度相同，擺長不同，擺動周期不同，且擺長越長，擺動周期越大，故可得結論：當擺動幅度和擺球質量不變時，擺動周期與擺線長度有關，擺線越長，擺動周期越大。6、小科同學用如圖所示的實驗裝置探究“運動和力的關系”。（1）小科先將毛巾鋪在水平面上，讓小車從圖中A點由靜止滑下，在滑至水平面的過程中，小車的重力勢能轉化為；到達水平面后，小車繼續(xù)前進，在B點停止運動；（2）小科將毛巾換成棉布，讓同一小車仍從同一斜面上的A點由靜止滑下，目的是，觀察到小車會在B點的（選填“左”或“右”）側停止運動；（3）再將棉布去掉，重復上述步驟，當小車在水平木板上運動時，受到（選填“平衡力”或“非平衡力”）；通過實驗分析可知，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，在水平面運動的距離越；（4）這三次實驗中摩擦力對小車做的功（選填“相等”、“不等”或“無法判斷”）；這個實驗（選填“能”與“不能”）解釋交通警示語“雨天路滑減速慢行”?！敬鸢浮縿幽鼙３中≤嚨竭_水平面的初始速度相同右非平衡力遠相等能【解析】（1）讓小車從圖中A點由靜止滑下，質量不變，高度變小，即重力勢能變小，速度變快，動能變大，所以重力勢能轉化為動能。（2）小車到達底部的速度與高度有關，讓同一小車仍從同一斜面上的A點由靜止滑下，目的是為了保持小車到達水面的初始速度相同。毛巾比棉布更粗糙一些，阻力更大一些，小車在毛巾表面運動的距離更遠，所以觀察到小車會在B點的右側停止運動。（3）當小車在水平木板上運動時，水平方向只受到阻力作用，做減速運動，所以受到非平衡力。通過實驗分析可知，小車在毛巾表面受到的阻力最大，在水平面運動的距離最短，在木板表面受到阻力最小，運動距離最遠，故水平面越光滑，小車受到的阻力越小，在水平面運動的距離越遠。（4）小車在水平面的初始速度相同，即動能相同，最終克服摩擦力停下來動能變?yōu)?，動能全部做了功，所以這三次實驗中摩擦力對小車做的功相等。這個實驗的結論告訴我們，在初始速度相同時，阻力越小，物體運動距離越遠，越難以停下來，故可以解釋交通警示語“雨天路滑減速慢行”。7、水平桌面上滾動的小球離開桌面后，會沿著曲線向前飛行并最終落到地面上，如圖甲所示。小球在水平方向飛行的距離與哪些因素有關呢？小明提出了以下三個猜想：猜想1：與小球離開桌面時的速度有關；猜想2：與小球的質量有關；猜想3：與小球離地面的高度有關；（1）為了使小球向前運動，小明設計如圖乙所示的實驗裝置，將一根輕質彈簧固定在A點，小球將彈簧壓縮到C處后由靜止釋放，則小球在彈簧推力的作用下向前滾動，在此過程中，彈簧的能轉化為小球的能；（2）為了驗證猜想1是否正確，小組成員進行如下實驗：保持小球質量和離地高度不變，將彈簧壓縮到不同的長度，小球離開彈簧后，將獲得不同的速度，發(fā)現(xiàn)小球水平飛行的距離不相同。這說明猜想1是（選填“正確”或“錯誤”）的；（3）小明接下來想探究猜想2，仍采用圖乙的裝置，用不同質量的小球將彈簧壓縮到相同的長度，由靜止釋放后比較小球水平飛行的距離與質量的關系；你認為小明的方案存在的問題是，請你為小明設計一個正確的方案：；序號質量m/g速度v/cm·s-1離地高度H/cm水平飛行距離s/cm110555210520103105451541058020（4）小華按正確的方法探究了猜想3，并記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以得出結論：當小球質量和離開桌面的速度一定時，小球離地面的高度H為cm時，小球水平飛行的距離s為30cm?！敬鸢浮繌椥詣輨诱_沒有控制小球的速度相同讓質量不同的小球從同一斜面的同一高度自由滑下180【解析】（1）小球將彈簧壓縮到C，釋放前彈簧發(fā)生彈性形變，具有彈性勢能，釋放后，小球在彈簧推力的作用下向前滾動，小球具有動能，所以此過程中彈簧的彈性勢能轉化為小球的動能。（2）要驗證猜想1是否正確，即小球在水平方向飛行的距離與小球離開桌面時的速度有關，需要控制小球質量和離地高度不變，改變小球的速度，實驗中彈簧被壓縮到不同的長度，小球離開彈簧后，獲得的速度不同，發(fā)現(xiàn)小球水平飛行的距離不相同，說明小球在水平方向飛行的距離與小球離開桌面時的速度有關，所以猜想1正確。（3）要探究猜想2，即小球在水平方向飛行的距離與小球的質量有關，需要控制小球的速度和離地高度不變，改變小球的質量，實驗中用不同質量的小球將彈簧壓縮到相同的長度，彈簧的彈性勢能一定，靜止釋放后小球的動能相同，但由于質量不同，速度也不相同，故不能比較小球水平飛行的距離與質量的關系。為了保證不同質量小球的初速度相同，可以讓質量不同的小球從同一斜面的同一高度自由滑下，再觀察小球水平飛行的距離。（4）根據(jù)表格數(shù)據(jù)知離地高度H由5cm增大到20cm，變成原來的4倍，水平飛行距離s由5cm增大到10cm，變成原來的2倍，依此類推離地高度H由5cm增大到45cm，變成原來的9倍，水平飛行距離s由5cm增大到15cm，變成原來的3倍，離地高度H由5cm增大到80cm，變成原來的16倍，水平飛行距離s由5cm增大到20cm，變成原來的4倍，由此可以得出離地高度H變成原來的n2倍，水平飛行距離s變成原來的n倍，所以當小球水平飛行的距離s為30cm時，是原來5cm的6倍，離地高度H變成原來的62=36倍，即小球離地面的高度H=36×5cm=180cm。8、小明在實驗室看到一科學玩具——牛頓擺，如圖1甲所示，它由支架、細線和5個完全相同的鋼球組成，每個鋼球通過兩根無彈性細線固定在支架上，并緊挨著排列在同一水平直線上。拉起最左側的鋼球，釋放后，它像單擺一樣向右擺動撞擊相鄰鋼球，僅把最右側的鋼球撞出，其他球幾乎靜止不動。這引發(fā)了小明的思考：為什么碰撞后僅有一個球擺動，而其余球仍然保持靜止？于是他提出問題：被撞而擺動的鋼球數(shù)量與哪些因素有關？接著他做出以下猜想：①可能與撞擊球撞擊時的速度大小有關；②可能與撞擊球的數(shù)量多少有關；將牛頓擺等效為單擺模型，如圖1乙所示是一個鋼球撞擊其它鋼球的情形，五個鋼球自左向右標為球。若不考慮能量損失，請回答下列問題：（1）將A球作為撞擊球拉至一定的高度（保持細線繃直），由靜止開始釋放。釋放后，A球向右擺動過程中，將能轉化為動能。（2）探究猜想①時，必須先控制每次撞擊球的相等，為了改變撞擊球撞擊時的速度，你的操作辦法是：。釋放后，當鋼球A以不同速度發(fā)生碰撞時，每次均僅有E球被撞出，由此可判斷：被撞而擺動的鋼球數(shù)量與撞擊球的速度（選填：“有關”或“無關”）。（3）通過上述實驗，小明還是不明白為什么僅有一個球被撞出，于是他向老師請教，老師說：牛頓擺的鋼球間發(fā)生碰撞時，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，所以最終只有一個鋼球被撞出。根據(jù)老師的講解，小明繼續(xù)探究猜想②，將A、B兩球作為撞擊球緊挨著，拉起一定高度后同時釋放，A、B球向右擺動并與C球相撞，則此時可觀察到的現(xiàn)象是如圖2中的（選填：“甲”、“乙”或“丙”）；請闡述你選擇的理由：。【答案】重力勢數(shù)量將A球拉至不同的高度由靜止釋放無關乙見解析【解析】（1）釋放后，A球向右擺動過程中，高度減小，速度變大，重力勢能轉化為動能。（2）探究被撞而擺動的鋼球數(shù)量與撞擊球撞擊時的速度大小有關時，需要控制撞擊球的數(shù)量相同，改變撞擊球的速度的大小，即將A球拉至不同的高度由靜止釋放。當鋼球發(fā)生碰撞時，僅有E球被撞出，這表明被撞而擺動的鋼球數(shù)量與撞擊球的速度無關。（3）由圖1乙可得：5個完全相同的鋼球說明每個鋼球的質量相同；5個球緊挨著排列在同一水平直線上，高度相同，則5個球的重力勢能也相同；由于撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，說明A球剛撞擊B球時與球E剛擺動時具有相同的動能，即BCD球在傳遞速度的過程中機械能守恒。將A、B兩球作為撞擊球緊挨著拉起一定高度后同時釋放，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個球，即擺動球的速度與撞擊球的速度相等，而在傳遞速度的過程中機械能守恒，即擺動球的質量和撞擊球的質量相等，所以會有兩個球被彈起，故乙正確。9、某同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質量、下落高度和運動路徑有關。于是設計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質量為m，B球質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下（球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗測得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且h1<h2<h3。（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過來反映的。（2）比較兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當下落高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大。（3）比較A，C兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙中深度更大，由此可得出結論：。（4）比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑（選填：“有關”或“無關”）。（5）小球在下落過程中，將轉化為能?！敬鸢浮壳蛳萑肷趁娴纳疃華、B當物體的質量相同時，所處高度越高，物體的重力勢能越大無關重力勢動【解析】（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙面的深度來反映。（2）比較A、B兩球，下落高度和運動路徑相同，B球質量大于A球質量，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙面的深度更大，由此可得出結論：當所處高度相同時，物體的質量越大，重力勢能越大。（3）比較A、C兩球，兩球的質量相同，下落路徑也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙面的深度更大，由此可得出結論：當物體的質量相同時，下落高度越高，物體的重力勢能越大。（4）比較C、D兩球，兩球的質量相同，下落高度也相同，兩球的運動路徑不同，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同時，但陷入沙面的深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關。（5）小球在下落過程陷入沙面之前，高度減小，速度增加，將重力勢能轉化為動能。10、為了探究“彈性勢能的大小與物體的彈性形變大小的關系”，小明用圖示裝置進行實驗，B處為彈簧的原長位置。在水平桌面上，壓縮彈簧后由靜止釋放小球甲，使小球甲撞擊同一紙盒，并與紙盒一起向右滑行。撞擊前紙盒均位于B點右側同一位置，忽略小球碰撞時的能量損失。（1）小明每次應將彈簧壓縮（相同/不同）的長度，再釋放小球甲，通過比較各次實驗中，從而判斷彈簧彈性勢能的大小；（2）每次實驗中，小球甲和紙盒克服摩擦力做功（相同/不同）；（3）圖示實驗中，將小球自A處由靜止釋放，最終小球和紙盒一起靜止于C處，此過程中小球動能最大的位置在（之間/B點/之間）；（4）在完成實驗后，小明又找來一個質量更大的小球乙，用兩小球在同一水平面上分別壓縮同一根彈簧至相同位置后釋放撞擊同一紙盒，得到甲、乙球與紙盒一起移動的距離分別為和，則和的大小關系為?！敬鸢浮坎煌埡幸苿拥木嚯x不同AB之間【解析】（1）小明每次應將彈簧壓縮不同的長度，再釋放小球，松開后小球碰到同一位置的相同紙盒上，小球推動紙盒前進，小球的動能越大，紙盒被推動的距離越遠，因此比較紙盒被推動距離的大小，可以比較彈性勢能的大小。（2）由于小球和紙盒運動的距離不同，根據(jù)W=Fs可知，克服摩擦力做功不同。（3）將小球自A處由靜止釋放，小球在AB之間運動時水平方向受彈力和摩擦力作用，動能最大點應是速度最大的時候，即彈力與摩擦力相等的時候，故應在AB之間。（4）因為壓縮同一根彈簧至相同位置，所以彈簧的彈性勢能相同，離開彈簧后小球具有的動能相同，且小球的動能全部轉化為推動紙盒所做的功，兩次小球推動紙盒所做的功相同，即s1=s2。11、如圖所示，在“探究物體的動能跟哪些因素