2025年中考物理实验题专项：功和机械能

2025年中考物理实验题专项：功和机械能 一、实验题 1．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，木块就会在水平面上滑行一定距离后停止。摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。 （1）实验研究的对象是 ； （2）实验中通过比较 反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫 （选填“控制变量法”或“转换法”）； （3）比较图甲、乙所示的探究过程，他观察到图乙中木块C撞得更远，由此可得出结论： 。 （4）比较图乙、丙所示的探究过程，摆角θ2大于摆角θ1 ，观察到图丙中木块C撞得更远，因此物体的动能大小跟 有关。 （5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能 （选填“相等”或“不相等”），该方案 （选填“正确”或“错误”）。 2．如图所示，用手提着已校零的弹簧测力计，测量一个放在水平桌面上的物体所受的重力，从图甲所示位置（此时弹簧测力计示数为0）开始，匀速竖直向上移动，记下手移动的距离和对应的弹簧测力计的示数，并描出图象如图乙所示，当时桌面对物体的支持力是 N，从开始提升到，弹簧测力计对物体所做的功是 J。 3．小明在探究“物体的动能、重力势能大小跟哪些因素有关”的实验中。 (1)如图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中通过观察 来反映物体动能的大小； (2)甲图实验中，钢球从被释放到最终停下来的过程中，机械能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)由甲图可以得出的结论是：在物体质量一定时， 越大，物体的动能越大；若水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成实验； (4)图乙中，体积相同的三个实心球，其中A、B是钢球，C是塑料球，球A、C离沙地高度相同．现让三球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图乙中虚线所示．比较球A、C可得出重力势能大小与 的关系；比较球A、B可得出重力势能大小与 的关系（ρ钢>ρ塑料）。 4．如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。 （1）小车的动能大小是通过 来反映的； （2）小车从粗糙斜面滑下的过程中，它的 转化为动能，机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； （3）物体的动能可能与运动的速度和质量有关。请你利用以上装置设计实验，探究同一个小车的动能大小与速度是否有关。 【实验步骤】 【分析与论证】 5．小星想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率 （不计绳重）。 （1） 实验需要测量的物理量： ①用磅秤测量自己的质量m； ②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）； ③用秒表记录跳n次绳所用的时间t。 （2） 跳绳时平均功率表达式P= ； （3）为计算方便，若设小黄的质量m=50kg，他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据图象所给的信息可估算出他每跳一次克服重力所做的功是 J，在1min内，他跳绳的个数是 个，在1min 内克服重力做功的平均功率为 W。（g取10N/ kg） （4）在参加中考体育考试时，小星认为跳绳时每次跳的高度不宜太高，这可节省体力更好的参加体考的其它项目，这一观点是 （选填“正确”或“不正确”） 的。 （5） 小黄想和华哥比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则( ) A．频率相同，体重大的功率大        B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小        D．体重相同，跳的时间长的功率大 6．某校初三同学在做重力势能相关实验的时候，发现自由下落的弹性小球碰撞地面后反弹上升的最大高度总小于原来下落的高度，这说明弹性小球在碰撞地面过程中有机械能损失．为了探究自由下落的弹性小球在碰撞地面过程中损失的机械能的大小∆E与哪些因素有关，他们分别让同一弹性小球从某一高度自由下落碰撞地面，通过测量该弹性小球下落高度与反弹上升的最大高度的差值∆h，来比较损失的机械能的大小∆E，实验过程如图（a）、（b）和（c）所示（∆h3＜∆h1＜∆h2）．请仔细观察图中的现象和测量结果，并分析归纳得出初步结论． ①分析比较图中的（a）和（b）两图可知：自由下落的同一弹性小球碰撞同种材料的地面，下落高度较大时， ． ②分析比较图中的（b）和（c）两图可知： ． 7．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示。 （1）本实验所研究的对象是 （选填“木块”“小球”或“斜面”） （2）将小球从同一高度由静止释放的目的是 。该实验是通过观察 （选填“s”或“h”）的大小来反映小球的动能大小的，这种研究问题的方法叫 。若水平面是光滑的， （填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）小明还想通过上述实验过程探究物体重力势能与质量的关系，小明的设想 （可行/不可行）。 （4）有同学将实验装置甲改进成图乙所示。 A．若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与 （质量/速度）的关系。 B．若用甲、乙两个质量不同的小球（m甲>m乙）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，同一木块受到撞击后相应移动距离s甲 s乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 8．为了研究运动的快慢，某同学设计了如下实验进行研究，记录了不同的物体的运动路程和时间．已知第一次实验运动最快，第二次和第三次运动快慢相同，第四次最慢． 实验次数 运动路程（米） 所用时间（秒） 1 10 10 2 10 20 3 5 10 4 5 20 （1）实验次数1与2（或3与4）是用 的方法来比较物体运动快慢的． （2）实验次数 是用时间相同比较路程的多少方法来比较物体运动快慢的．为了比较实验次数2和3运动的快慢情况，可以采用比较 的方法，这就是我们平时所讲的速度． （3）一列火车做匀速直线运动，下表列出这列火车行驶的时间和对应的路程，请在图中画出此火车运动的s-t图象． ( ) s/米 t/秒 0 0 200 10 400 20 600 30 9．在探究动能大小的影响因素时，将小钢球A从斜槽上某处释放，钢球在水平面上运动时跟静止的木块B发生碰撞，能将木块撞出一段距离s，如图所示。 （1） 则说明钢球的动能越大； （2）让同一钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，测量并记录木块被撞出的距离。实验探究的问题是物体的动能大小跟 是否有关； （3）改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，测量并记录木块被撞出的距离，实验中的自变量是 。 10．小明骑自行车上学途中经过一段下坡路。他思考：物体从粗糙程度相同的斜坡下来后滑行的最大距离可能与哪些因素有关呢？ （1）他发现斜面的高度越大，冲下斜坡后滑行的最大距离就越大。从能量角度分析，物体越高，重力势能也越大，到达坡底时的 能就越大，从而滑行得越远。 （2）接着小明又提出两个猜想： 猜想一：可能与物体的质量有关； 猜想二：可能与斜坡和水平面间的夹角有关。 为验证猜想，他设计了图甲所示的装置，将A、B两个木槽在O处平滑连接。实验中多次改变并测出夹角ɑ、θ，然后将甲、乙小滑块从木槽A上由静止释放，测量出滑块冲上木槽B的距离（滑块中心到O点的距离）s甲和s乙，数据如下表： 实验序号 1 2 3 4 5 夹角a 30° 30° 30° 40° 50° 夹角θ 20° 30° 53° 30° 30° s甲/cm 37.9 19.3 30.0 31.2 s乙/cm 37.8 28.1 19.3 30.1 31.1 ①实验中甲、乙两滑块质量 ，每次应将两滑块从 处释放； ②第2次实验中测量s甲时刻度尺和滑块的位置如图乙，则表格中应填入 ； ③分析上表数据，可知猜想一是 的； ④用上表数据分析猜想二，序号为 的数据为无用数据，分析其余数据，可得出的探究结论是：当物体的高度和质量一定时，斜坡的角度越大，物体滑行距离越远。 （3）进一步分析，你认为导致斜面夹角越大滑块滑行距离越远的原因是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1． 小球 木块移动的距离 转换法 速度相同时，物体的质量越大，它的动能越大 速度 相等 错误 【详解】（1）[1]本实验探究小球的动能的影响因素，研究对象是小球。 （2）[2][3]实验中小球会撞击木块，木块在水平面上运动，所以实验中通过木块移动的距离来表示动能的大小，这是转换法的应用。 （3）[4]探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，质量不同，故需要对比甲、乙两次实验；根据实验数据可知，速度相同的物体，质量越大，动能越大。 （4）[5]如图乙、丙可知，同一个小球的质量相同，图丙中小球被拉起的高度高一些，到达竖直位置时的速度就会大一些，木块移动的距离大，动能大，所以结论为，物体的动能大小跟速度有关，在质量一定时，速度越大，动能越大。 （5）[6]在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度时，弹簧的弹性势能转换成小球的动能，所以不同小球的动能是相等的。 [7]小球的动能与其质量和速度都有关，由于小球的动能不变，改变其质量，因而小球的速度也会发生改变，所以该方案存在两个变量，故错误。 2． 0.9 0.45 【详解】(1)由图乙可知，弹簧测力计最大示数为4.5N，说明物体所受重力 即手移动高度为5cm时，桌面对物体的支持力为0，且h在之间时，物体所受拉力与h成正比，若时，拉力为，则 解得，此时物体所受竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，所受支持力 (2)在时，物体受弹簧测力计向上的拉力，但没有移动具有，拉力不做功，物体在拉力作用下，移动距离 此时所受拉力 弹簧测力计做功 3．(1) 钢球 木块的移动距离 (2)变小 (3) 速度 不能 (4) 质量 高度 【详解】（1）[1][2]该实验探究的是碰撞前钢球的动能，碰撞时，钢球的动能越大，钢球对木块做的功就越多，木块移动的距离就越远，所以实验中通过观察木块的移动距离来说明钢球动能的大小，这是转换法。 （2）实验过程中，钢球从一定高度滑下，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球撞击木块后，钢球的动能转化为木块的动能，并受阻力的作用，钢球最终停下来，机械能变小。 （3）[1]由甲图可知，钢球的质量不变，从不同高度静止滑下，使得钢球到达水平面的速度不同，撞击木块移动的距离也就不同，动能大小不同，所以可以得到结论，在物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大。 [2]根据牛顿第一定律可知，若水平面绝对光滑，物体将一直做匀速直线运动，不能通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，所以不能完成实验。 （4）[1]比较球A、C可知道，球A、C的质量不同，从相同的高度静止释放，铁球A的质量大，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与质量的关系。 [2]比较球A、B可得，球的质量相同，但静止释放的高度不同，高度高的，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与高度的关系。 4． 木块被撞击后移动的距离 重力势能 减小 见详解 见详解 【详解】（1）[1]由于小车的动能大小无法直接测量，所以运用了转换法，让小车撞击木块，通过观察小车推动木块运动距离的大小来反映小球动能的大小。 （2）[2]小车从粗糙斜面滑下的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是将重力势能转化为动能。 [3]小车从粗糙斜面滑下的过程中，要克服摩擦做功，消耗掉部分机械能，所以机械能减小。 （3）[4]让同一个小车先后在斜面的不同高度由静止自由下滑，使小车到达水平面的速度不同，对比前后两次实验中木块被撞击后移动的距离。 [5]小车在斜面上的位置越高，小车的速度越大，木块被撞击后移动的距离越远；小车在斜面上的位置越低，速度越小，木块被撞击后移动的距离越近。说明物体的动能与物体的速度有关，在质量一定时，速度越大，动能越大。 5． 25 180 75 正确 A 【详解】（2）[1]跳绳时平均功率 （3）[2]该同学的重力 由图可知，起跳的最大高度h=0.05m，他每跳一次克服重力所做的功 [3]由图可知，跳一次所用的时间，1min内，他跳绳的个数 [4]在1min内克服重力做功的平均功率 （4）[5]如果每次跳绳的高度太高，根据W=Gh可知，每次跳起克服自身的重力和鞋的重力做的功就越多，需要更多的体能来转化，由此可知，小星的观点是正确的。 （5）[6]AB．频率相同，体重大的，在相同时间里做的功多，功率大，故A符合题意，B不符合题意； C．体重相同，频率高，在相同时间里做的功多，所以功率大，故C不符合题意； D．体重相同，只要跳频率相同，功率与跳的时间长短无关，故D不符合题意。 故选A。 6． 损失的机械能的大小∆E较大； 同一弹性小球从相同高度自由下落，碰撞不同材料的地面，损失的机械能的大小∆E不同 【详解】①比较图中的（a）和（b）两图可知：自由下落的同一弹性小球碰撞同种材料的地面，下落高度较大时，弹性小球下落高度与反弹上升的最大高度的差值∆h较大，说明损失的机械能的∆E较大； ②比较图中的（b）和（c）两图可知：同一弹性小球从相同高度自由下落，碰撞不同材料的地面，在木材上∆h较较大，在大理石上∆h较小，说明损失的机械能的大小∆E不同，在大理石表面上损失的机械能较少。 7． 小球 控制小球到达水平面的速度相同 s 转换法 不能 可行 速度 等于 【详解】（1）[1]根据题意可知，实验中探究小球的动能，研究的对象是小球。 （2）[2][3]实验中为了使小球到达水平面的速度相同，需要将小球从同一高度由静止释放。 [3][4]根据转换法，实验中，是通过观察木块移动的距离s的大小判断出小球具有的动能的大小。 [5]若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。 （3）[6]小球的动能是由小球的重力势能转化而来，故小明能通过上述实验过程探究物体重力势能与质量的关系。 （4）A．[7]用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧的弹性势能不相同，小球与弹簧分开后获得的初速度不同，而小球的质量相同，故可以研究小球的动能大小与速度的关系。 B．[8]若用甲、乙两个质量不同的小球（m甲>m乙）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，弹簧的压缩程度相同，具有的弹性势能相同，则小球的动能相同，撞击木块时木块的动能相同，木块的质量不变，所以木块移动的距离相同，即s甲等于s乙。 8． 通过相同的路程，比较所用时间的长短； 1与3（或2与4）； 通过的路程与所用时间的比值； 【详解】(1)[1]比较实验次数1与2（或3与4）的数据可知，运动的路程相等，所用的时间不相等，采用的是通过相同的路程，比较所用时间的长短的方法来比较物体运动快慢的； (2)[2]用时间相同比较路程的多少方法来比较物体运动快慢应控制时间相等，路程不相等，实验次数1与3（或2与4）符合要求； [3]由表中数据可知，实验次数2和3运动的路程和时间均不相等，为了比较其运动的快慢情况，可以采用通过的路程与所用时间的比值比较的方法，这就是我们平时所讲的速度； (3)[4]直角坐标系横轴表示时间，纵轴表示路程，根据表中给出的数据描点作图如下： 9． 木块B被撞出的距离s越大 物体的速度大小 钢球的质量 【详解】（1）[1]探究动能大小的影响因素时，钢球的动能无法直接观察，因此通过观察木块B被撞出的距离来比较钢球的动能大小；木块B被撞出的距离s越大，说明钢球的动能越大。 （2）[2]同一钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球到达水平面时速度不同，故实验探究的问题是物体的动能大小跟物体的速度大小是否有关。 （3）[3]改变钢球的质量，故自变量是钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，测量并记录木块被撞出的距离，故因变量是木块被撞出的距离。 10． 动 不同 同一高度 28.0 错误 1 和 3 见解析 【详解】（1）[1]车子冲下斜坡时将重力势能转化为动能，物体越高，重力势能也越大，从而有更多的重力势能转化为动能，从而滑行得越远。 （2）①[2][3]为了验证猜想一，依据控制变量法需要改变质量，控制斜坡和水平面间的夹角、木块滑到底端的速度不变；为了保证不同木块到达底端的速度相同，所以要木块滑动的初始点的高度相同，即让木块在轨道同一高度由静止释放。 ②[4]因为用毫米刻度尺测量，估读到分度值的下一位，故滑块所在位置读数为48.0cm，起点O所在读数为20.0cm，所以 s甲=48.0cm-20.0cm=28.0cm ③[5]由于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。所以物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小无关，故说明猜想一是错误的。 ④[6]验证猜想二：可能与斜坡和水平面间的夹角有关。依据控制变量法需要改变斜坡和水平面间的夹角，控制其余变量相同，再结合结论中“斜坡的角度越大，物体滑行距离越远”可知：序号为 1 和 3的数据为无用数据。 （3）[7]进一步分析知，导致斜面夹角越大滑块滑行距离越远的原因是斜面夹角越大物体下滑时所受摩擦力越小，克服摩擦力做功越小，到达底部的动能越大，从而滑行距离越远。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$