探究影响物体重力势能的因素实验题考前冲刺训练-2025年中考物理二轮突破专题

探究影响物体重力势能的因素实验题考前冲刺训练-2025年中考物理二轮突破专题 1．小华利用饮料瓶和水、装有沙子的纸盒探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，三次实验情景如图所示。她通过观察 来比较重力势能的大小，她应选择 两组实验探究物体重力势能的大小与物体质量的关系。饮料瓶下落过程中将重力势能转化为 能。 2．高空抛物危害大，民法典规定，高空抛物造成他人伤害的，需要承担法律责任。处在高空的物体禁止抛下主要是因为它具有较大的重力势能，某同学对影响物体重力势能的因素进行了探究。 【证据】 （1）将黏土均匀铺在木槽中，将小方桌放在黏土上，用铁块模拟高空中的重物。 (1)本实验中探究的是 （选填“铁块”或“小方桌”）的重力势能；它的重力势能大小是通过 来体现的，这种科学探究方法叫 法； (2)将质量不同的铁块在小方桌上方相同高度由静止释放，这是为了探究重力势能与 的关系； (3)下面是该同学3次实验中记录的数据。 实验次数 铁块质量/g 铁块的高度h/m 小方桌陷入黏土中的深度 1 100 1.0 较浅 2 100 2.0 较深 3 200 2.0 很深 【解释】分析表中的数据可知：质量相同的物体所处的高度越大，重力势能 ；物体所处的高度相同时，质量越大，重力势能 ； 【交流】实验中，该同学探究重力势能与高度的关系过程中，发现两次实验的现象对比不明显，则可进行的改进措施是 。 3．小红通过下面的实验，如图所示，研究“重力势能的大小跟哪些因素有关”的问题。 (1)实验1：让一个铁球从不同高处落到沙坑中（如图甲），观察到铁球下落的高度越高，沙面下陷得越深。通过实验可初步推测：质量相同， 越高，重力势能越 ； (2)实验2：让体积相同、质量不同的两个球从相同高度落到沙坑中（如图乙），观察到质量越大的球使沙面下陷得越深。通过实验可初步推测：高度相同， 越大，重力势能越 ； (3)由上述实验结果，你能归纳出重力势能的大小跟哪些因素有关吗? 。 4．亲爱的同学，请你运用所学知识解答下列问题： (1)某校物理兴趣小组的同学要进行“估测自己上楼的功率”的实验，他们将从一楼走到三楼。 ①实验器材：体重计（磅秤）、秒表、 。 ②以下是小明设计的测量步骤，其中多余的是 （填字母）。 A．测出自己的质量m        B．测出楼梯的总长度L C．测出一楼到三楼的高度h    D．测出自己上楼所用的时间t E．算出上楼的功率P ③请你帮小明设计一个实验记录表格 。 (2)在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物A、B、C的质量关系为，木桩相同。木桩和重物的位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示。 ①比较重物A、B将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和 的关系。 ②根据图甲、乙所示的实验，我们 （选填“能”或“不能”）比较出图甲中重物B、C的重力势能的大小，理由是 。 5．如图所示是“探究重力势能大小影响因素”的实验。实验器材有体积较大的容器、A的质量比B的质量小的实心铁块、小方桌、橡皮泥。 (1)实验探究的是 （选填“铁块”或“小桌”）的重力势能； (2)实验中通过 来反映铁块重力势能的大小；在物理学中，这种方法叫 （选填“控制变量法”或“转换法”）； (3)通过对比图甲、乙两次实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越多，说明它的重力势能越 ； (4)下列现象或应用与本实验结论有关的是___________； A．禁止高空抛物 B．大货车限载限速 C．机翼上部总是凸起下部平滑 (5)（科学论证）小明认为由实验步骤甲和丙或由实验步骤乙和丙，均可判断重力势能的大小和重物质量的关系。该观点 （选填“正确”或“错误”），理由是 。 6．【实验名称】探究影响重力势能大小的因素。 【猜想】在探究影响重力势能大小的因素时，某同学提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关。 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关。 猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。 【证据】他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球三个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图甲、乙所示： 为验证猜想，他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落，测得A、B小球陷入花泥的深度分别为和，如图甲所示；然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落，质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端由静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计），测得C、D小球陷入花泥的深度均为，且。 【解释】 (1)本实验是通过观察 来判断重力势能大小的； (2)分析图甲所示的实验现象，可得出结论：当物体的运动路径、 相同时， 越大，重力势能越大； (3)分析图乙所示的实验现象，发现两个球运动的路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径 （选填“有关”或“无关”）； (4)比较 两个球，可得出结论：当物体质量相同时，高度越高，物体具有的重力势能越大； 【交流】 (5)本实验中主要采用的实验方法有转换法和 法； (6)由B、C两个球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是没有控制 。 7．按要求填空。 (1)小华总结一年来所做的物理探究实验发现： 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：甲实验是让木块在水平面上做匀速直线运动，通过读取 的示数间接知道摩擦力的大小；乙实验中通过比较 来判断重力势能的大小； ②当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用 法； 如：乙实验中探究铁块重力势能的大小与高度的关系就要控制铁块的 不变； (2)另外，小华发现在进行甲实验过程中很难做到使 ，实验方法有待改进； (3)小华同学联想到探究“阻力对物体运动的影响”时，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较小车在不同表面滑行的距离（如下表），小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”）；若水平面绝对光滑，小车将做 运动。 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 8．同学们利用沙子、小桌、重物、透明的箱子等进行实验探究。如下图所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。 (1)实验探究的是 （选填“重物”或“小桌”）的重力势能； (2)通过实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做的功越 ，说明它的重力势能越 ； (3)若要探究物体重力势能与质量的关系，应换用质量不同的重物，让它们从 高度落下，观察桌腿陷入沙子的深度。 9．如图是探究铅球“重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验。（图中阴影部分为沙子） (1)本实验是通过观察 来判断重力势能大小的； (2)由 两球可探究重力势能与物体质量的关系； (3)由A、C两球的实验情景可得结论： ； (4)比较C、D两球，C铅球由静止自由下落，D铅球沿光滑弯曲管道由静止滑下，实验表明，铅球重力势能的大小与通过的路径 （选填“有关”或“无关”）。 10．同学们在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关； 猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关； 为了验证上述猜想，他们利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验；把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子；如图为实验过程中的有关情景； (1)实验探究的是 （选填“重物”或“小桌”）的重力势能； (2)若要探究重力势能与质量的关系，应让它们从 高度落下；实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小，这种实验方法叫做 ； (3)通过比较 （选填“甲、乙”、“乙、丙”、“丙、丁”或“甲、丁”）两图，可得出的实验结论是：当物体的 时，所在高度越高，重力势能越大、 (4)如图所示的实验， （选填“能”或“不能”）顺利验证两个猜想。 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 《探究影响物体重力势能的因素实验题考前冲刺训练-2025年中考物理二轮突破专题》参考答案 1． 饮料瓶下陷的深度 ①② 动 【详解】[1]重力势能的大小无法直接观察到，可以通过观察饮料瓶陷入沙中的深浅来判断重力势能的大小，饮料瓶陷入沙子的深度越大，饮料瓶的重力势能越大。 [2][3]如果探究重力势能与质量的关系，必须保证物体的高度相等，改变饮料瓶的质量，①②使用的是不同质量的饮料瓶，从相同高度落下，她应选①②探究物体重力势能与物体质量的关系； 物体位置越高，重力势能越大，饮料瓶下落过程中将重力势能转化为动能，速度越来越快。 2．(1) 铁块 见解析 转换 (2)质量 (3) 越大 越大 见解析 【详解】（1）[1][2][3]通过小明设计的实验可以知道，探究铁块的重力势能，他是通过比较小方桌陷入黏土的深浅来比较铁块的重力势能的大小的，小方桌陷入黏土越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大，该实验方法是转换法。 （2）将质量不同的铁块在小方桌上方相同高度由静止释放，重物质量不同，下落的高度相同，探究重力势能大小与质量的关系。 （3）[1]比较1、2两次实验可知，质量相同，高度不同，2次实验的高度大，桌腿进入黏土的深度更深，物体具有重力势能大，即可以得出的结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。 [2]比较表中2、3的实验数据，可以发现，高度相同，质量不同，3次实验的质量大，桌腿进入黏土的深度更深，物体具有重力势能大，即可以得出的是：物体所处的高度相同时，质量越大，重力势能越大。 [3]该同学探究重力势能与高度的关系过程中，发现两次实验的现象对比不明显，可以增大铁块的质量，从不同的高度下落，观察实验现象。 3．(1) 高度 大 (2) 质量 大 (3)物体的质量和高度 【详解】（1）[1][2]本实验中，小球重力势能的大小是通过球陷入沙面的深度来反映的；让一个铁球从不同高处落到沙坑中，铁球下落的高度越高，沙面下陷得越深，通过实验可初步推测：质量相同，高度越高，重力势能越大。 （2）[1][2]让体积相同、质量不同的两个球从相同高度落到沙坑中，质量越大的球使沙面下陷得越深，由此可得出结论：当下落高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。 （3）由上述实验结果，可得出的结论是：物体的重力势能的大小跟物体的质量和高度有关。 4．(1) 卷尺 B 自己的质量 一楼到三楼的高度h/m 上楼所用的时间 上楼的功率 (2) 高度 能 两根木桩被打入沙中的深度相同，B、C两个重物的重力势能相等 【详解】（1）[1][2]估测自己上楼的功率，根据计算功率，因此需要测量的物理量有自己的质量m，一楼到三楼的高度h，自己上楼所用的时间t，因此需要的测量工具有体重计、秒表和卷尺，多余的步骤是B。 [3]表格重需要记录的数据有自己的质量m，一楼到三楼的高度h，自己上楼所用的时间t和最终算出的功率P，因此表格如下： 自己的质量 一楼到三楼的高度h/m 上楼所用的时间 上楼的功率 （2）[1]本实验通过木桩被打入沙中的深度来反映物体重力势能的大小，用到了转换法，由题意可知，A、B两物体质量相等，高度不同，因此探究的是重力势能与高度的关系，通过比较重物A、B将木桩打入沙中的深度不同，可判断重力势能的大小和高度的关系。 [2][3]由乙图可以看出重物B、C将两根木桩打入沙中的深度相同，所以可以判断出重物B、C的重力势能相等。 5．(1)铁块 (2) 橡皮泥的凹陷程度 转换法 (3)大 (4)A (5) 错误 见解析 【详解】（1）实验中实心铁块下落撞击小桌时将小桌向下压，对小方桌做功，说明实心铁块具有能量，该实验研究的是实心铁块的重力势能。 （2）[1][2]实验中实心铁块具有重力势能的大小通过观察橡皮泥的凹陷程度来表示的。这种方法叫转换法。 （3）甲、乙两实验中，铁块的质量相同，高度不同，且铁块的高度越高，橡皮泥的凹陷程度越大，说明铁块对外做功越多，铁块的重力势能越大。 （4）A．禁止高空抛物，是由于高度越高，物体具有的重力势能越大，能够对外做的功越多，破坏力越强。故A符合题意； B．大货车限载限速，是由于质量越大、速度越快，动能越大，故B不符合题意； C．机翼上部总是凸起下部平滑，利用机翼上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，产生向上的压强差，从而获得向上的升力，故C不符合题意。 故选A。 （5）[1][2]探究重力势能的大小和重物质量的关系，需要控制下落的高度相同，而甲和丙两实验中未控制下落高度相同，因此该观点是错误的。 6．(1)小球陷入花泥中的深度 (2) 高度 质量 (3)无关 (4)A、C (5)控制变量 (6)下落高度相同 【详解】（1）小球的重力势能难以直接观察，可以观察小球陷入花泥中深度来间接反映，利用了转换法。 （2）[1][2]分析图甲所示的实验现象，两球高度相同，质量不同，质量大的陷入花泥中更深，根据控制变量法，可得出结论：当物体的运动路径、高度相同时，质量越大，重力势能越大。 （3）分析图乙所示的实验现象，质量和高度相同，两个球运动的路径不同，陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径无关。 （4）根据控制变量法，探究重力势能大小与高度的关系时，应保持质量相同，高度不同，故应选择A、C两球进行实验。 （5）小球的重力势能难以直接观察，可以观察小球陷入花泥中深度来间接反映，利用了转换法，重力势能的大小与质量和高度有关，每次只探究其中一个，另一个保持相同，应用了控制变量法，故本实验中主要采用的实验方法有转换法和控制变量法。 （6）探究重力势能的大小与质量的关系，根据控制变量法，应保持高度相同，质量不同，B、C两个球质量不同，下落高度也不相同，故不能完成探究重力势能的大小与质量的关系实验。 7．(1) 弹簧测力计 桌腿陷入沙子的深度 控制变量 质量 (2)木块做匀速直线运动 (3) 相等 匀速直线 【详解】（1）[1]在探究滑动摩擦力与什么因素有关的实验中，用弹簧测力计拉动木块时，必须让木块在水平面上做匀速直线运动，根据二力平衡，拉力等于滑动摩擦力，则通过读取弹簧测力计上的示数可间接知道摩擦力的大小。 [2]探究重力势能的影响因素的实验中，根据转换法，通过比较桌腿陷入沙子的深度来判断重力势能的大小。 [3][4]一个物理量受多个因素影响时，探究物理量和其中一个因素的关系时，必须控制其它因素不变，这种方法是控制变量法。重力势能的大小与质量和高度有关，则乙实验中探究铁块重力势能的大小与高度的关系时就要控制铁块的质量不变。 （2）在进行甲实验过程中由于是人拉着弹簧测力计，很难做到使木块做匀速直线运动，实验方法有待改进。 （3）[1]探究阻力对物体运动的影响时，让小车从斜面顶端由静止滑下，重力势能转化为动能，由于小车释放的高度和质量相同，则初始的重力势能相同，则到达水平面的动能相同，最终小车都静止，动能为零，则小车在三个表面克服摩擦力做功相等。 [2]实验发现，水平面越光滑，小车运动的距离越远，据此推理，若水平面绝对光滑，小车将做匀速直线运动。 8．(1)重物 (2) 多 大 (3)相同 【详解】（1）实验中，重物从高处落下撞击小桌，通过小桌下陷的深度反映重物重力势能的大小。因此实验探究的是重物的重力势能。 （2）[1][2]同一个重物的质量不变，从不同高度落下，高度越高，能够对外做的功越多，小桌下陷的深度越深，说明它的重力势能越大。 （3）根据控制变量法，若要探究物体重力势能与质量的关系，应换用质量不同的重物，控制高度相同，所以让它们从相同高度落下，观察桌腿陷入沙子的深度。 9．(1)铅球陷入沙中的深度 (2)A、B (3)见解析 (4)无关 【详解】（1）本实验中，根据转换法，小球重力势能的大小是通过小球陷入沙中的深度来反映的。 （2）探究重力势能与物体质量的关系，保持下落高度和运动路径相同，质量不同，选择AB两球进行实验。 （3）比较AC两个小球，质量和路径相同，下落的高度不同，位置越高，球陷入沙中的深度越大，重力势能越大，可以得到当物体质量相同时，物体位置越高，重力势能越大。 （4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，而两球的运动路径不同，发现两球陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 10．(1)重物 (2) 同一 桌腿陷入沙子的深度 转换法 (3) 甲、乙 质量相同 (4)不能 【详解】（1）实验中运用转换法，通过小桌陷入沙子的深度来判断重物的重力势能的大小，所以实验探究的是重物的重力势能。 （2）[1]要探究重力势能与质量的关系，由控制变量法可知，应控制重物的质量不同，下降的高度相同，所以应让它们从同一高度落下。 [2][3]实验中重物的重力势能大小不能直接比较，所以运用转换法，通过小桌陷入沙子的深度来判断重物的重力势能的大小。 （3）[1]要探究重力势能与高度的关系，由控制变量法可知，应控制重物的质量相同，下降的高度不同，由图可知，应比较甲、乙两图。 [2]由于重物的质量相同，下降的高度不同时，重物落下的高度越高，小桌陷入沙子的深度越深，即重物的重力势能越大，所以可得出的实验结论是：当物体的质量相等时，所在高度越高，重力势能越大。 （4）由于要探究重力势能与质量的关系时，应控制重物的质量不同，下降的高度相同，由图可知，不能比较下降的高度相同，重物的质量不同的情况，所以不能验证猜想一，故不能顺利验证两个猜想。 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 $$