期末复习专题：功和机械能相关实验题-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册

期末复习专题：功和机械能相关实验题-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册 1．小龙在研学时发现，强夯机（如图a所示）在打夯时，夯锤的质量越大，被提升得越高，地面被砸出的坑就越深。由此，小龙猜想，物体的重力势能可能与物体的质量和高度有关。为了验证自己的猜想是否正确，小龙和科技小组的同学们设计了图b所示的“模拟打桩”实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。已知物体质量，实验时，让物体从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。 (1)物体下落过程中，重力势能转化为 能，可以通过比较 来判断物体重力势能的大小，由图b可判断：物体 （选填“甲”“乙”或“丙”）释放前的重力势能最小； (2)通过图b中、两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论： ； (3)通过图b中 两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：物体下落的高度一定时，质量越大，具有的重力势能越大； (4)由图b中B、C两木桩被打入沙中的深度相同， （选填“能”或“不能”）说明物体乙、丙释放前的重力势能相同，你的理由是 。 2．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中h1=h3>h2，mA=mB<mC。 (1)小钢球在滚下斜面的过程中，它的动能大小是通过 （选填“高度h”或“距离s”）大小来反映的； (2)分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越 ； (3)分析比较 两组实验可得出物体的动能与质量的关系； (4)综合上述可知，如图丁所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高 。 3．引体向上是同学们经常做的一项健身运动，如图所示，小星同学能连续做10个规范的引体向上动作。综合实践活动小组的同学想估测小星同学做10个规范动作时的功率。 (1)所需要的测量器材有体重计、 和 ； (2)下表是综合实践活动小组设计的实验记录表格，表格a处应填上： ；（表格第二行空格不需要填写数据） 小星的质量/kg a 总时间t/s 功率P/W (3)小星同学做引体向上的功率表达式P= （利用表中物理量的符号表示）； (4)新考法：在实验后反思交流中，小天同学提出也可以通过记下1min内做引体向上的次数来测量做引体向上的功率的大小，小天提出的测量方式与综合实践活动小组的测量方式相比，你觉得哪个更好？并简述理由： 。 4．某兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关。于是他们进行了如下探究：他们用钢球下滑后撞击木块来模拟汽车发生车祸时的动能大小，做了如图所示的实验。 (1)本实验是通过 来反映钢球的动能大小； (2)甲、丙两图探究的是物体的动能与 的关系； (3)如果水平面光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； (4)用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 5．为了“探究金属球的重力势能大小与什么因素有关”，物理课外兴趣小组的同学们利用学校运动场边上的沙坑和质量不同但体积相同的金属球来进行实验，如图所示： (1)实验步骤： A．将沙坑中的沙面抹平水平； B．让同一金属球从 高度由静止自由下落，观察坑中水平沙面被撞击后凹陷的程度； C．让质量不同的金属球从 高度由静止自由下落，观察坑中水平沙面被撞击后凹陷的程度； (2)实验中，通过比较 来间接判断金属球的重力势能的大小，金属球撞击沙面直到静止，金属球的 能转化为其他能量。 6．某物理学习小组为了探究重力势能的大小与什么因素有关，进行猜想：重力势能的大小可能与物体的高度和质量有关。根据猜想，小明进行探究：用一个铁架台、小沙盒、小钢球，让小钢球从不同高度下落，落在细沙上（如图所示）。 (1)该装置是通过观察 来判断物体重力势能的大小的； (2)小明设计的实验是探究猜想：物体的重力势能与 有关，通过实验观察到的现象是当小球离细沙的高度为下落时比高度为下落时小球陷入得深些，说明了在 一定的条件下，高度越大，物体的重力势能就越大。 7．风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，风车转起来时，回形针能被提到一定高度，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。 (1)观察实验装置，小明是通过测量细线对 做功的功率来测定风车做功的功率； (2)除了图中的实验器材，还必须有的测量工具是天平、刻度尺和 ； (3)实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度、所用的时间、回形针的总质量，回形针的个数，则风车做功的功率 （请用题中所给符号写出表达式）； (4)实验过程中，风车转轴处总会有摩擦，摩擦较小时与摩擦较大时相比，摩擦较 （选填“大”或“小”）时测得风车的功率值较大； (5)小明联想到同学们跳绳时克服重力做功的平均功率，若不计绳重，假设同学们起跳的平均高度相同，跳绳的快慢相同， 大的功率大。 8．某物理学习小组为了探究重力势能的大小与什么因素有关，进行猜想：重力势能的大小可能与物体的高度和质量有关。根据猜想，小明进行探究：用一个铁架台、小沙盒、小钢球，让小钢球从不同高度下落，落在细沙上（如图所示）。 (1)该装置是通过观察 来判断物体重力势能的大小的； (2)小明设计的实验是探究猜想：物体的重力势能与 有关，通过实验观察到的现象是当小球离细沙的高度为下落时比高度为下落时小球陷入得深些，说明了在 一定的条件下，高度越大，物体的重力势能就越大； (3)为了探究重力势能的大小与另一个因素的关系，请你在以上实验的基础上，再选择一个器材进行探究并简述你的实验方案。 你选择的器材是： ； 你的实验方案： ； 得出的结论： 。 9．小文在“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（图中木块未画出）撞出一段距离。 (1)该实验目的是研究铁球的动能大小与 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 具有的动能的大小； (3)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小文实验时应该选择 （选填“A”或“B”）方案，原因是 ； (4)小文利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是 。 10．用弹簧测力计探究“重力的大小跟质量的关系”实验： 实验序号 钩码质量/kg 钩码重力/N A 1 0.1 1 10 2 0.2 2 10 3 0.3 3 10 (1)选用钩码（每只钩码的质量为50g）进行实验探究，并将实验数据记录在下表中。请补全表格中A处应填的项目： ； (2)根据表中数据，得出的结论是： ； (3)某同学根据自己测量的数据，绘制出重力与质量的关系图像如图甲所示，你认为该同学在实验中存在的问题是什么？答： ； (4)某小组取质量不同的小铜块、小木块、小铁块各一个，并分别绘制出它们的质量和重力，来探究物体所受重力大小与质量的关系，你认为它们的做法 （填“合理”或“不合理”）； (5)在测量钩码重力过程中，钩码不慎从弹簧测力计上掉下，把桌子砸出一个小坑，而桌子上放钩码的地方却没有小坑，说明被举高的钩码具有 能。 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 《期末复习专题：功和机械能相关实验题-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册》参考答案 1．(1) 动 木桩被打入沙中的深度 甲 (2)当物体的质量一定时，物体的高度越高，具有的重力势能越大 (3)A、C (4) 能 物体乙、丙对木桩做的功相同 【详解】（1）[1]物体下落过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增加，动能增加，因此是将重力势能转化为动能。 [2]根据转换法，本实验是通过木桩进入沙中的深度来反应物体的重力势能大小的。 [3]图b中，甲物体将木桩下压的深度最小，说明甲释放前的重力势能最小。 （2）图b中A木桩被打入的深度小，B木桩被打入的深度大，说明乙物体的重力势能大于甲物体的重力势能，由于甲乙两物体的质量相同，乙物体的高度高，因此可得结论为：当物体的质量一定时，物体的高度越高，具有的重力势能越大。 （3）探究物体的重力势能与质量的关系，需要控制高度相同，质量不同，因此选择A、C两木桩。 （4）B、C两木桩被打入沙中的深度相同，说明物体乙、丙对木桩做的功相同，因此能够说明物体乙、丙释放前的重力势能相同。 2．(1)距离 (2)大 (3)甲、丙 (4)车速 【详解】（1）小钢球从斜面滚下的过程中，其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的，移动的距离越大，说明小钢球的动能越大。 （2）由甲、乙两组实验可知，高度h越大，小钢球到水平面时的初速度越大，小木块向前移动的距离s越远，说明小钢球的动能越大，故分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）根据控制变量法可知，若想分析物体的动能与质量的关系，应控制速度相同、质量不同，甲、丙两组实验中小钢球的质量不同，其高度相同，小球到水平面的初速度相同，故由甲、丙实验可得出物体的动能与质量的关系。 （4）速度相同时，质量越大物体的动能越大，故图中所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高车速。 3．(1) 刻度尺 秒表 (2)上升的高度h/m (3) (4)见解析 【详解】（1）[1][2]要测功率的大小，需要使用体重计测量人的体重；需要测量每次上升的高度，需要使用刻度尺进行测量；还需用秒表测量连续完成10个引体向上动作需要的时间。 （2）实验中要记录每次上升的高度，因此a处应填上升的高度h/m。 （3）做10个规范动作克服重力做的总功为 则小星同学做引体向上的功率表达式为 （4）综合实践活动小组的测量方式更好，因为人的体质不同，在一定时间内不能保证人持续做动作标准的引体向上或小天的测量方式更好，因为在测量时计时更方便。 4．(1)木块移动的距离大小 (2)速度 (3)不能 (4)超载 【详解】（1）实验中钢球动能的大小不易直接观察，由于水平面阻力相同，做功的多少与移动的距离有关，故本实验是通过木块移动的距离来反映钢球的动能的大小。这运用了转换法。 （2）甲、丙两图中，钢球质量相同，从不同高度滚下，到达水平面时的速度不同。根据控制变量法，探究的是物体的动能与速度的关系。 （3）如果水平面光滑，木块将在水平面上做匀速直线运动，无法通过木块被推动的距离来判断钢球动能的大小，所以不能完成本实验。 （4）甲、乙两图中，钢球从同一高度滚下，到达水平面时的速度相同，而钢球质量不同。质量大的钢球推动木块移动的距离远，说明质量大的钢球动能大。由此可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因，因为超载时汽车质量增大，在速度相同的情况下，动能增大，发生车祸时危害程度更大。 5．(1) 不同 相同 (2) 沙面凹陷程度的大小 机械能 【详解】（1）[1]在探究重力势能与高度的关系时，需要控制物体质量相同，改变高度。所以让同一金属球从不同高度由静止自由下落，观察坑中水平沙面被撞击后凹陷的程度。 [2]在探究重力势能与质量的关系时，需要控制高度相同，改变物体质量。所以让质量不同的金属球从相同高度由静止自由下落，观察坑中水平沙面被撞击后凹陷的程度。 （2）[1]实验中，重力势能越大，金属球撞击沙面时对沙面做的功越多，沙面凹陷程度就越大，所以通过比较沙面凹陷程度来间接判断金属球重力势能的大小，这是采用了转换法。 [2]金属球撞击沙面直到静止，金属球的速度减小为零，高度也不再变化，其动能和重力势能都减小，机械能转化为其他能量。 6．(1)小钢球陷入沙坑的深度 (2) 高度 质量 【详解】（1）高处的小钢球具有重力势能，具有的重力势能越大，落下时陷入沙坑越深，所以本实验是通过观察小钢球陷入沙坑的深度来判断物体重力势能的大小的。 （2）[1][2]重力势能的大小与质量和高度有关，小明设计的实验使同一小钢球从不同高度落下，控制了质量不变，可以探究重力势能的大小与高度的关系。即在质量相同时，重力势能的大小与高度有关，高度越大，重力势能越大。 7．(1)回形针 (2)秒表 (3) (4)小 (5)重力 【详解】（1）小风车旋转时，杆也旋转，会将线绕在杆上，而提升回形针做功，因此小明是通过测量细线对回形针做功的功率来测定风车做功的功率。 （2）本实验中需测提升回形针的高度，和所需时间，因此还需刻度尺和秒表。 （3）细线提高升回形针做功为 做功功率为 （4）摩擦力是阻力，摩擦较小时，将回形针提升到更高，做功更多，因此摩擦较小时测得功率更大。 （5）根据功率公式 若同学们起跳的平均高度相同，跳绳的快慢相同，则重力越大，功率越大。 8．(1)小钢球陷入沙坑的深度 (2) 高度 质量 (3) 等体积的不同质量的其他小球 见解析 见解析 【详解】（1）高处的小钢球具有重力势能，具有的重力势能越大，落下时陷入沙坑越深，所以本实验是通过观察小钢球陷入沙坑的深度来判断物体重力势能的大小的。 （2）[1]小明设计的实验是让同一小钢球从不同高度下落，即质量相同，高度不同，则探究的是重力势能的大小与高度的关系。 [2]当小球离细沙的高度为h1下落时比高度为h2下落时小球陷入得深些，由图可知，h1>h2，说明在质量一定时，高度越大，物体的重力势能就越大。 （3）[1][2][3]重力势能的大小与质量跟速度有关，为了探究重力势能的大小与另一个因素的关系，即与质量的关系，应该控制高度不变，只改变小钢球的质量，因此应该选择一个与该小钢球质量不同的小球，同时为了防止因小球的体积不同，而影响小球陷入沙坑的效果，还应该使小球的体积与该小钢球相同，即选择与小钢球相同体积，不同质量的小球。让不同质量的小球从等高度的位置下落，观察不同小球陷入沙坑的深度；若质量较大的小球陷入沙坑的深度较大，则可得出：在高度一定时，质量越大，物体具有的重力势能就越大；若质量较小的小球陷入沙坑的深度较大，则可得出：在高度一定时，质量越小，物体具有的重力势能就越大。 9．(1)质量 (2) 木块运动的距离 做功 铁球 (3) A B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同 (4)塑料软片对不同体积的球的阻力不同 【详解】（1）质量不同的铁球从同一高度由静止释放的目的是铁球到达水平面获得的初速度相同，控制速度大小相等，改变铁球的质量，可以探究动能大小跟质量的关系。 （2）[1][2][3]该实验运用转换法，通过观察铁球推动木块运动距离大小来说明铁球对木块做功多少，从而反映铁球动能的大小。 （3）[1][2]图A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图B中挡板与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为来控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择A方案而不能选择B方案。 （4）体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。 10．(1)重力与质量的比值（N/kg） (2)物体所受重力大小与物体的质量成正比 (3)弹簧测力计没有校零 (4)合理 (5)重力势 【详解】（1）本实验是探究“重力的大小跟质量的关系”，表格中A处应填的项目：重力与质量的比值（N/kg）。 （2）根据表中数据，重力与质量的比值为一个定值，故能得出结论：物体所受重力大小与物体的质量成正比。 （3）绘制出重力与质量的关系图像如图甲所示，发现质量为0时，重力不为0，说明弹簧测力计没有校零。 （4）要探究物体所受重力的大小与质量的关系，根据知，重力与物质的质量有关。要探究物体所受重力的大小与质量的关系，必须改变物体的质量，所以小华的做法是合理的。 （5）钩码被举高后，被抬高一定高度，具有重力势能。 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 $$