专题10 机械和功中的2个探究实验-2024年中考物理题型精练核心素养提升

机械和功中的二个探究实验梳理 探究实验一：探究影响动能大小的因素 【猜想与假设】 物体动能的大小跟哪些因素有关？动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关，且速度越大、质量越大，物体的动能越大。 【设计实验】 1. 实验器材：质量不同的钢球、木块、斜面等。 如图所示，钢球A从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能将B撞出一段距离s。在同一水平面上，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能越大。 2. 实验方法： ①转换法：通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。。 ②控制变量法：在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只能变化一个。 3. 实验记录表格 次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm 1 2 3 【进行实验与收集证据】 探究1：探究动能大小与速度的关系： 控制质量不变，改变速度的方法：同一小球从不同高度滚下。 让同一钢球（质量不变）A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B，观察并测量前后两次木块B被撞移动的距离。把数据记入表格。 次数 质量m/kg 高度 h/cm 推动木块 的距离s/cm 1 0.1 10 15 2 0.1 15 36 3 0.1 20 67 探究2：探究动能大小与质量的关系： 控制速度不变，改变质量的方法：质量不等的小球从同一高度滚下。 改变钢球的质量，让不同的钢球A、 A＇分别从同一高度由静止开始滚下（控制与木块碰撞前的速度相等），观察并测量前后两次木块B被撞移动的距离。发现第一次木块B被撞移动的距离远。 次数 质量 m/kg 高度 h/cm 推动木块 的距离s/cm 1 0.1 10 17 2 0.2 10 44 3 0.3 10 65 【分析与论证】 1. 探究1中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与速度有关，速度越大，动能越大。 2. 探究2中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与质量有关，质量越大，动能越大。 3. 实验结论 物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 【交流与讨论】 （1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。 （2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。 （3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。 （4）水平面绝对光滑时对实验的影响：当水平面绝对光滑时，物体将一直做匀速直线运动。钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。 （5）实验中能量的转化。 ①小球从斜面上由静止下落，下滑过程中重力势能转化为动能和内能；木块在水平面上运动时动能转化为内能。 ②钢球在运动过程中机械能不守恒，机械能减少量最终转化为内能。 （6）实验改进： ①木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。 ②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。 ③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。 （7）实验结论的应用：生活中超载、超速的危害（超速时速度大，超载时质量大，则动能大，危险性大）。 【真题汇编】 1．（2023·山东潍坊·中考真题）为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。    （1）实验中探究的“物体的动能”是指 （选填字母）。 A．钢球在斜面上的动能 B．钢球撞击木块时的动能 C． 木块被撞击后的动能 （2）若水平面是光滑的， （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施： 。 2．（2023·甘肃兰州·中考真题）近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（<）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。    （1）分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的