第十一章 功和机械能（实验题30道） 专项练习- -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

第十一章 功和机械能（实验题30道） 1．汽车的超载、超速行驶很容易造成交通事故。小东由此想要探究影响动能大小的因素。实验过程如下图，其中h1<h2。 (1)三次实验应让小球由静止开始滚下，实验中，动能的大小是通过 来反映； (2)甲、乙两次实验探究的是动能与 的关系。 (3)进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，由此可推断A、B两球的质量关系是：mA mB（>/</=），与乙图实验进行比较，可以得出： 相同时，质量越大，动能越大。 2．在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让小球由静止开始沿斜面向下运动去撞击水平面上的木块，实验步骤如图甲、乙、丙所示； （1）实验中，木块运动的距离越远，说明刚要撞击木块时小球具有的动能越 ； （2）通过比较甲、乙两次实验可得，动能大小与 有关。 3．（1）在“探究动能大小影响因素”的实验中，甲、丙实验探究的是动能大小与 的关系；甲、乙实验中，小球在斜面不同高度处静止释放的目的是 ； （2）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，为了便于测量力臂，先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在 位置平衡；为使杠杆保持平衡状态，应在 （选填“A”、“B”或“C”）处挂2个钩码。 4．小陆用质量相同的三种空心金属块，弹簧、光滑轨道等器材研究“影响重力势能大小的因素”，通过观察弹簧被压缩的程度来比较物体的重力势能大小。他将金属块分别从同一高度静止释放，实验现象如图（b）、（c）、（d）所示。再将同一金属块从高度以速度释放、高度以速度释放，已知，实验现象如图（e）、（f）所示。请根据实验过程及相关条件，仔细观察实验现象，回答下列问题。 ①比较图（a）、（b）、（c）、（d）的实验过程及相关条件，可得：当物体的 相同时， 相同； ②小华比较图（a）、（e）、（f）的实验过程及相关条件，得到的初步结论是：当物体质量相同时，物体所具有的重力势能的大小与高度无关。请判断该结论是 （选填“错误”或“正确”），理由是 。 5．如图是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置。 （1）使用同一个小球A从不同的高度由静止开始滚下，是为了研究小球到达水平面时动能的大小是否与 有关； （2）实验中通过比较物块B在同一水平面上被撞击的 来比较小球A到达水平面时动能的大小； （3）实验表明，质量相同时，小球的速度越大，动能越 。 6．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为、、的位置由静止开始滚下（，），水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。 (1)实验通过观察 来判断钢球动能的大小，在物理学中，研究这种问题的方法叫 ； (2)通过比较甲、乙两图进行的实验，可以得出钢球动能的大小与 有关； (3)通过比较 两图进行的实验，可以得出钢球动能的大小与质量有关。 7．诚诚想要探究“动能的大小与哪些因素有关”，做了图所示的实验： （1）小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时，小球动能的大小可通过观察 的大小来判断； （2）若要研究动能大小与速度的关系应该选择 两个图进行比较； （3）在研究小球动能与质量的关系时，勤勤提议可以在光滑的水平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，如图丁所示。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”）。 8．如图所示的是某同学探究“重力势能的大小与高度的关系”的实验。 (1)其中金属块A、B需要满足的条件是mA （选填“>”“=”或“<”）mB； (2)比较金属块A和B将木桩打入沙中的深度可得出结论：当质量一定时，物体的高度越高， 。 9．在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中： (1)如图甲所示，小明先探究动能大小与速度的关系，他先控制小车质量保持不变，让小车从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度下滑，目的是 。通过比较 可以比较小车具有的动能。 (2)小红认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小红设计“探究动能与质量关系”的实验时，通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙的实验情形，根据“最终位置”，她发现在速度相同时，质量越大，物体具有的动能越 （选填“大”或“小”），该结论是 （选填“正确”或“错误”）的。 (3)小华在探究“动能与质量的关系”时，将实验装置改成如图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击后的距离s。该实验方案是否可行？答： ；理由是： 。 (4)如图丁所示，质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜，根据影响动能大小的因素可知，飞行的扑克牌一定具有的速度较 （选填“大”或“小”）。 10．探究“物体动能大小与质量大小是否有关”时，实验器材有：质量不同的小球（m₁>m₂），带轨道的斜面，木块，刻度尺。实验步骤如下： ①如图甲所示，让质量为m₁的小球从斜面高h处由静止释放，撞击木块，测量并记录木块移动距离s₁。 ②如图乙所示，让质量为m₂的小球从斜面高h处由静止释放，撞击木块，测量并记录木块移动距离S₂。 (1)该实验中，“物体的动能”中“物体”指的是 （选填“小球”或“木块”）； (2)图甲、乙所示的两次实验中、小球都从相同高度处由静止释放，是为了使两次实验中小球运动到斜面底端时的 相同； (3)对比两次实验数据发现，s1≠s2，可以得到结论： 。 11．小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材探究“影响动能大小的因素”，如图所示，根据图中信息回答下列问题： (1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近来判断小车动能的大小，这种实验方法是 法（选填“控制变量法”或“转换法）。 (2)小车分别由、位置自由滑下，到达水平面时的速度 （选填“相同”或“不同”） (3)分析比较甲、乙可以得出动能大小与 有关（选填“质量”或“速度”）； (4)分析比较乙、丙可以得出动能大小与 有关（选填“质量”或“速度”）。 12．小明用图所示的器材探究“物体动能大小与哪些因素有关”，小球从斜面上静止释放，然后撞击静止在水平面上的木块。本实验研究的是小球在 （选填“在斜面上”、“撞击木块时”或“撞击木块后”）的动能大小；为了探究小球的动能大小与速度的关系，应当让 （选填“同一小球”或“不同小球”）从同一斜面上不同高度由 滑下，然后撞击同一木块。 13．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小王同学用斜面、小球和木块进行了如图所示甲、乙、丙三次实验。 （1）通过 来判断小球动能的大小； （2）通过 两图可得，质量一定时， ，动能越大。 14．如图所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：质量相同时，速度越大，动能 ； (2)分析比较甲、丙两次实验，可探究出的结论是： 。 15．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 两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越大； (3)综合可知，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 ； (4)若水平面绝对光滑，本实验将 （能/不能）达到探究目的。 16．【探究名称】探究保温瓶的保温效果与什么因素有关。 【问题】有些同学喜欢用保温瓶带热水到校饮用。使用过程中发现瓶内装水较多时，保温效果较好；瓶内装水较少时，保温效果较差。据此，同学们猜想：保温瓶的保温效果可能与 有关； 【证据】针对同学们的猜想，甲、乙两组同学分别设计了一套方案。 甲组方案：利用五个规格相同的保温瓶（容积为2L）在同一天进行实验 （1）上午8：00将不同体积初温为98℃的热水，同时装入五个保温瓶内； （2）下午6：00打开五个保温瓶，同时测量并记录水温，计算出水降低的温度。乙组方案：利用同一保温瓶（容积为2L）分五天进行实验 （1）每天上午8：00将不同体积初温为98℃的热水装入同一保温瓶内； （2）每天下午6：00打开保温瓶，测量并记录水温，计算出水降低的温度。上述两套方案，都能控制实验时保温瓶的保温性能完全相同，但乙组方案不能保证每天的 完全相同。所以，同学们选择了甲组方案在实验室进行实验。收集的数据如下表： 水的初温：98℃ 保温瓶编号 ① ② ③ ④ ⑤ 水的体积（L） 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 水的末温（℃） 79.0 81.5 83.0 85.5 84.5 水降低的温度（℃） 19.0 16.5 15.0 12.5 13.5 【解释】 （1）本实验通过相同时间内 来反映保温瓶的保温效果，这种研究方法称为转换法； （2）分析实验数据可以得出初步结论：在其它条件相同的情况下，水量少于1.9L时，水量越多，其保温效果越 ；水量在1.9L～2.0L时，水量越少，其保温效果越好； 【交流】 （3）下列实验中也用到转换法的是 。 A．探究真空不能传声 B．研究光的传播时引入光线 C．探究平面镜成像特点时，用两支相同的蜡烛来比较像与物的大小关系 D．探究物体动能大小，用木块被撞击后移动的距离来反映物体动能的大小 17．（一）在探究物体的动能大小与哪些因素有关实验中，将木块放在水平面上的同一位置，用质量不同的两个钢球M和m（M的质量大于m），分别从不同的高度H和h由静止开始滚下，如图所示。 (1)该实验的研究对象是 ；实验时通过 判断钢球动能的大小，所用的探究方法为 ； (2)分析甲、乙两图，可以得到的结论是 ； (3)分析乙、丙两图，该探究的结论可用来解释汽车 （选填“超载”或“超速”）的安全隐患； (4)（二）如图戊，在探究“弹性势能的大小与物体弹性形变的关系”的实验中，应将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度；小明觉得利用该装置，也能探究小球的动能大小与质量的关系。如图丁所示，只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块（忽略小球撞击前的能量损失），你认为小明的设计方案是 （选填“可行”或“不可行”）的。 18．如图所示，小明在“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， 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 (1)实验中，探究的动能是指___________（填序号）； A．小球在斜面上的动能 B．小球撞击木块时的动能 C．小球撞击木块后的动能 D．木块被小球撞击的动能 (2)实验中，小钢球的动能大小是通过 （选填“高度h”或“距离s”）来反映的；若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (3)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与 的关系； (4)在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图丁所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球 （选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等； (5)完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等）。 19．小李利用斜面进行了如下实验探究。 (1)探究“阻力对物体运动的影响”。让同一小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，最终小车停在图甲所示位置。 ①分析图甲可知，小车受到的阻力越 ，小车运动的距离越远。若小车受到的阻力为零，小车将 。联想到雨雪天，为保证行车安全，驾驶汽车行驶时，应适当 （选填“增加”或“减少”）汽车之间的距离； ②小李通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，若自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？他做出以下猜想，你认为正确的是 （图中的黑点表示小李同学）。 A．静止不动    B．继续来回摆动C．做匀速直线运动   D．做匀速圆周运动 (2)探究“动能大小与什么因素有关”。让不同质量的小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，撞击相同木块后，木块停在图乙所示虚线位置。 ①在斜面底端放置木块的作用是 ； ②图乙探究的是动能与 的关系。得出的结论是 。联想到高速公路的限速牌上同时标明“120”和“100”的字样，则 （选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是。 20．(1)图甲探究的是动能与 的关系，实验中通过 来比较小球动能的大小； (2)在完成甲实验的第二步操作时，木块被撞后滑出木板，为使木块不滑出木板，对甲实验的第二步操作应采取的方法是_______； A．适当降低钢球的高度 B．换用一个较重的木块 (3)探究动能与质量的关系，小明设计的实验装置如图乙所示，实验过程如下：质量为m、M的两小球从斜面上同一高度下滑，；并撞击放在水平面上的木块，由于M在水平面上滑行一段距离之后再撞击木块，最终木块在水平面上滑行的距离相同；于是小明根据这次实验情况得出结论：物体动能大小与质量无关；这个结论与我们已知的结论不符，请你评估他实验中的不足： ； (4)小刚还设计了下图所示的装置进行实验； ①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，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）的关系； ②若用A、B两个质量不同的小球（）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 （选填“>”、“<”或“=”）； (5)如图丙，探究物体重力势能与哪些因素有关的实验，三个相同木桩在沙中所处的初始深度相同，甲、乙、丙三物体的质量关系为：；图丙中乙、丙两物体从图示位置由静止释放，分别撞击B、C两木桩使之扎入沙坑的深度相同， （选填“能”或“不能”）说明乙、丙的初始的重力势能相同； (6)机械能的转化及其应用； 张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了如图丁所示的设计方案图，李工上交了如图戊所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择 图的设计方案。 21．小刚通过查材料知道：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F与弹簧的伸长量（或压缩量）x成。正比，其大小表示为：F=kx，其中k为劲度系数，其大小等于弹力与弹簧的伸长量（或压缩量）的比值。他马上对两根长度相同粗细不同的弹簧进行研究，将弹簧的一端固定，另一端悬挂钩码（图甲所示），记录弹簧受到的拉力大小F和弹簧的长度L，根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。 (1)当在A弹簧上悬挂重为5N的物体时，弹簧A的伸长量为 cm； (2)小刚同学发现图乙中图线不完全是一条直线，这是因为弹簧伸长量超过了弹簧的 ；由此可知，用弹簧 （选填“A”或“B”）制成的测力计量程更大。 (3)由实验测得的数据可得，在弹性限度以内，本实验中B弹簧的劲度系数k为 N/m。 22．小明同学骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体以相同初速度冲上斜坡后运动的最大距离可能跟哪些因素有关呢？他和小华思考后提出以下猜想： 猜想一：可能与斜坡的粗糙程度有关； 猜想二：可能与物体的质量大小有关； 猜想三：可能与斜坡的倾角大小有关。 他们将与水平面平滑连接的长木板以角度（可改变）倾斜固定，并找来质量不同的小木块若干、较光滑的斜面M（物块在斜面M上滑动时可忽略物块所受的摩擦力）和轻弹簧P等实验器材进行探究。 (1)他们上网查找得知：初速度相同汽车关闭发动机后在路面滑行时，路面越粗糙，受到的摩擦力 ，汽车滑行距离越短。由此他们思考认为猜想一是正确的； (2)为了验证猜想二，小明在老师的帮助下一起设计了如图甲所示的装置。为了使木块以相同的初始速度滑上长木板，实验时应将质量不同的小木块从斜面M的 （选填“相同”或“不同”）高度自由滑下。实验中通过比较木块冲上长木板的最大距离就可以验证猜想二，这里用到的实验方法是 ； (3)小华设计了如图乙所示的装置进行实验，他认为只要让不同质量的小木块分别将同一弹簧压缩到相同程度后自由释放，也可以验证猜想二、老师告诉小华这一设计方案是不可行的，理由是 ； (4)他们保持长木板的粗糙程度和木块的初速度相同，分别改变木块的质量m和长木板的倾角，测得木块冲上长木板后运动的最大距离x，实验数据记录如下表。 1.2 1.0 0.5 0.3 度 10 20 30 30 40 45 45 50 55 55 60 65 1.76 1.57 1.45 1.45 1.38 1.37 1.37 1.36 1.37 1.37 1.39 1.42 分析数据可知：最大距离x与质量m （选填“有关”或“无关”） 23．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面上由静止开始滚下，撞击木块。 （1）该实验是通过观察 来判断钢球的动能大小； （2）根据甲、乙两图可以探究物体的动能大小与物体的 的关系，通过实验得到的结论是： ； （3）若用图丙的装置，可以探究动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）之间的关系； （4）小明由此实验还联想到探究“阻力对物体运动的影响”的实验，让同一个小车从同一斜面的同一高度由静止释放，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，在运动的整个过程中，小车克服阻力做的功 （选填“相等”或“不相等”）。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1和P2，则P1 P2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 24．某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中。准备的器材有：质量分别为m、2m两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图所示。 （1）本实验是通过 来反映钢球动能大小的； （2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验分析； （3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面 （选填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越 ； （4）实验小组的同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表），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 25．如图是某学习小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中 (1)实验中，探究的动能是指 的动能。 (2)实验中，通过观察木块被钢球撞击后 来判断钢球的动能大小。 (3)甲、丙两次实验，让质量不同的钢球从斜面的同一高度滚下，目的是使两球到达水平面时有相同的 。 (4)对比 两次实验，可以研究物体的动能与速度的关系。对比甲、丙两次实验，可以研究物体的动能与 的关系。 (5)甲、乙两次实验中，木块滑行过程中克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2（选填“＞”、“=”或“＜”）。 (6)本实验中水平面应该是相对 （选填“粗糙”或“光滑”）的。 (7)实验交流过程中，同学们联想到高速公路上的交通标志牌，汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。从物理角度来看，这样做的目的是限制汽车的 。 26．如图所示，在“研究物体动能与速度、质量的关系”实验中，小明将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处静止滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB）推动纸盒在水平木板上运动一段距离后静止。 (1)实验中通过观察 比较动能的大小； (2)小明依次完成甲、乙、丙三次实验，分析比较实验甲与实验乙可得出结论是： ，甲、乙两次实验中若将纸盒拿走，则小球静止时在水平面上克服阻力做功WA WB。（木板足够长，选填“＞”、“＜”或“＝”）。要探究另一个影响因素应该选择 两次实验，若丙中纸盒滑出木板，则对丙实验过程可以采取的措施是 ； A．减小C球的质量　　B．增大纸盒的质量　　C．降低C球的高度 (3)小明认为通过甲、乙两次实验也可探究重力势能与高度关系，他的想法 （选填“可行”或“不可行”）； (4)图丁中，若将两个质量不同的小球（mA＞mB）分别压缩同一弹簧至相同长度并由静止释放，同一木块受撞击后移动的距离sA sB（不考虑碰撞时能量损失，选填“＞”、“＜”或“＝”）。 27．某同学通过观察小朋友玩滑板车的情景，发现人站在车上蹬地后，还能继续滑行一段距离，但每次滑行距离是不同的。针对该滑行距离的大小与哪些因素有关，他提出如下猜想： A．可能与水平面的粗糙程度有关 B．可能与在水平面上的初始速度大小有关 为验证猜想，他利用质量一定的小车、可调节角度的斜面、长木板、刻度尺、毛巾、棉布等器材，组装了如图甲所示装置进行实验。 (1)该同学将小车从斜面的某一高度由静止释放，发现小车运动距离超过了木板长度，不便于测量小车在水平面上运动的距离。为解决该问题，在使用已有器材且不破坏器材的条件下可进行的操作是 （写出一条即可）； (2)调整后，进行了多次实验，并将实验数据记录在下表中。 次数 实验条件 运动距离 水平接触面材料 释放高度 1 长木板 2 棉布 3 毛巾 4 长木板 5 长木板 ①在1、2、3三次实验中，保持小车释放高度相同的目的是：控制小车到达水平面的相同 ； ②小车在水平面上运动所受的阻力越小，运动距离越 （选填“远”或“近”），说明小车速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。 (3)分析表中1、4、5三次实验数据，观察小车在水平面上的运动距离，还可以探究小车的重力势能与小车的 的关系。 28．“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞（不考虑碰撞过程的能量损失）。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景。 (1)为探究小车动能与质量的关系，应选用场景①和 （选填“②”、“③”或“④”）进行实验，可得到结论： ；选用场景③和④进行实验时，可探究小车动能与 的关系； (2)在实验①和③中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ；在场景①和场景②中，木块克服摩擦所做的功分别为W1和W2，则W1 W2（大于/等于/小于）； (3)小江同学尝试改用如图3所示装置探究“物体动能大小与哪些因素有关”，经过思考设计了以下两个实验方案： 实验方案一：探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离； 实验方案二：探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离； 关于小江的实验方案，（　　）（填选项符号） A．仅实验方案一可行 B．仅实验方案二可行 C．两个实验方案均可行 D．两个实验方案均不可行 29．为优化某新能源汽车电池的防撞性能，实验小组测试了三种不同材料（泡沫塑料、橡胶、蜂窝铝）的吸能效果。实验装置简化图如图所示，将材料样品固定在水平轨道末端，金属滑块从斜面滑下撞击材料，通过传感器记录滑块撞击后的速度和材料形变量，数据如表一： (1)实验中需要保持不变的物理量是滑块的 ； (2)实验组1与2中，泡沫塑料厚度增加后，滑块速度降幅更大，说明材料吸能效果与厚度有关，且厚度越大，吸能效果越 ； (3)实验组1、3、4中，材料形变量最大的是泡沫塑料，但滑块速度降幅最小的是 ，说明仅凭形变量不能全面评价材料防撞性能； (4)结合表一数据，若要用其中的两种材料设计成复合防撞材料，应选择的材料类型是 。 表一 实验组 材料类型 材料厚度d（cm） 撞击后滑块速度v（m/s） 材料形变量 1 泡沫塑料 5 0.8 4.5 2 泡沫塑料 10 0.3 9.0 3 橡胶 5 1.2 2.0 4 蜂窝铝 5 2.5 0.5 (5)实验小组继续实验，通过模拟碰撞实验来探究动能影响因素，滑块从斜面滑下撞击水平面上的木块，通过传感器记录滑块碰撞前的速度，木块被推动的距离反映动能大小。实验数据如表二： 表二 实验组 滑块质量m（g） 滑块碰撞前的速度v（m/s） 木块移动距离s（cm） 1 200 0.2 8 2 200 0.6 71 3 400 0.2 16 4 400 0.6 144 实验组1与3中，滑块碰撞前的速度相同，质量从200g增至400g.木块移动距离增大2倍，说明动能与 成正比。 30．某同学在讨论怎样测量自身30s跳绳的功率，请你也参与其中。 (1)需要的测量器材有：体重计、 、 ； (2)测量跳绳的功率的原理是 ； (3)请你帮助他们设计一个记录数据的表格（请在表格中写出第一第二列所需测量的物理量） 、 ； 实验序号 跳绳的次数n/次 跳绳功率P/W ① ② ③ (4)根据表格中所测的物理量，最后计算功率的表达式为 ； (5)某同学质量为50kg，1min跳绳100次，每次起跳高度大约为12cm，则他跳一次做的功是 J，整个跳绳过程中的平均功率为 W。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 功和机械能（实验题30道） 1．汽车的超载、超速行驶很容易造成交通事故。小东由此想要探究影响动能大小的因素。实验过程如下图，其中h1<h2。 (1)三次实验应让小球由静止开始滚下，实验中，动能的大小是通过 来反映； (2)甲、乙两次实验探究的是动能与 的关系。 (3)进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，由此可推断A、B两球的质量关系是：mA mB（>/</=），与乙图实验进行比较，可以得出： 相同时，质量越大，动能越大。 【答案】(1)木块移动的距离 (2)速度 (3) ＜ 速度 【详解】（1）小球的动能越大，木块移动的具有越远，故可以根据木块移动的距离来判断动能的大小。 （2）甲、乙两次实验，乙的高度大一些，质量相同，故乙下滑后，到达水平面的速度大一些，探究的是动能与速度的关系。 （3）[1][2]进行图丙实验时，乙、丙实验对比，高度相同，到达水平的速度相同，木块被撞后滑出木板掉落，说明丙实验中小球的动能比较大，对外做功比较多，故推测出丙图的B小球的质量比较大，A球的质量小于B球；故得出结论速度相同时，质量越大，动能越大。 2．在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让小球由静止开始沿斜面向下运动去撞击水平面上的木块，实验步骤如图甲、乙、丙所示； （1）实验中，木块运动的距离越远，说明刚要撞击木块时小球具有的动能越 ； （2）通过比较甲、乙两次实验可得，动能大小与 有关。 【答案】 大 速度 【详解】（1）[1]实验中，小球撞击木块运动的距离越远，说明小球对木块做的功越多，小球撞击木块时具有的动能越大。 （2）[2]甲、乙两次实验中，小球的质量相同，从斜面开始运动的高度不同，到达斜面底部的速度不同，甲将木块推的距离大，说明甲实验中小球的动能大，由此可知，动能大小与物体的速度有关。 3．（1）在“探究动能大小影响因素”的实验中，甲、丙实验探究的是动能大小与 的关系；甲、乙实验中，小球在斜面不同高度处静止释放的目的是 ； （2）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，为了便于测量力臂，先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在 位置平衡；为使杠杆保持平衡状态，应在 （选填“A”、“B”或“C”）处挂2个钩码。 【答案】 质量 使小球达到水平面的速度不同 水平 B 【详解】（1）[1]如图甲、丙所示，不同质量的小球从斜面同一高度由静止释放，达到水平面的速度相同，质量越大，纸盒被推得越远，说明小球的动能越大，是探究动能大小与质量的关系。 [2]图甲、乙所示，小球的质量相同，根据控制变量法可知：甲、乙是探究动能大小与速度的关系，由于同一小球从斜面不同高度由静止释放，达到水平面的速度不同，高度越高，达到水平面的速度越大，所以，甲、乙实验中，小球在斜面不同高度处静止释放的目的是使小球达到水平面的速度不同。 （2）[3]当杠杆沿水平方向平衡时，力臂正好了杠杆重合，为便于测量力臂，同时使杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，则杠杆在水平位置平衡。 [4]设一个钩码重为G，一格长度为L，则根据杠杆的平衡条件可知 解得 n＝2 即挂在B处。 4．小陆用质量相同的三种空心金属块，弹簧、光滑轨道等器材研究“影响重力势能大小的因素”，通过观察弹簧被压缩的程度来比较物体的重力势能大小。他将金属块分别从同一高度静止释放，实验现象如图（b）、（c）、（d）所示。再将同一金属块从高度以速度释放、高度以速度释放，已知，实验现象如图（e）、（f）所示。请根据实验过程及相关条件，仔细观察实验现象，回答下列问题。 ①比较图（a）、（b）、（c）、（d）的实验过程及相关条件，可得：当物体的 相同时， 相同； ②小华比较图（a）、（e）、（f）的实验过程及相关条件，得到的初步结论是：当物体质量相同时，物体所具有的重力势能的大小与高度无关。请判断该结论是 （选填“错误”或“正确”），理由是 。 【答案】 质量和高度 重力势能 错误 实验中没有控制物体的初速度相同 【详解】[1][2]比较图(a)、(b)、 (c)、 (d)的实验过程及相关条件，可得物体重力势能的大小由物体的高度与质量决定，即物体高度和质量相同时重力势能相同； [3][4]要探究物体所具有的重力势能大小与高度的关系，应控制物体向下运动的初速度和质量相同，才能得出正确的结论，该实验中没有控制物体的初速度相同，故结论是错误的。 5．如图是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置。 （1）使用同一个小球A从不同的高度由静止开始滚下，是为了研究小球到达水平面时动能的大小是否与 有关； （2）实验中通过比较物块B在同一水平面上被撞击的 来比较小球A到达水平面时动能的大小； （3）实验表明，质量相同时，小球的速度越大，动能越 。 【答案】 速度 距离 大 【详解】（1）[1]让小球A从不同的高度由静止开始滚下，小球到达水平面时的速度不同，是为了研究小球动能的大小是否与速度有关。 （2）[2]实验中物体具有动能的大小无法直接观测，通过比较物块B在同一水平面上被撞击的距离来比较小球A到达水平面时动能的大小。 （3）[3]质量相同时，小球的速度越大，动能越大。 6．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为、、的位置由静止开始滚下（，），水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。 (1)实验通过观察 来判断钢球动能的大小，在物理学中，研究这种问题的方法叫 ； (2)通过比较甲、乙两图进行的实验，可以得出钢球动能的大小与 有关； (3)通过比较 两图进行的实验，可以得出钢球动能的大小与质量有关。 【答案】(1) 木块被钢球撞出距离的长短 转换法 (2)速度 (3)甲、丙 【详解】（1）[1][2]该实验中钢球动能的大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，被撞的越近，说明钢球的动能越小，这里采用了转换法的思想。 （2）甲、乙两图多次让同一钢球从斜面不同高度上静止滚下，控制钢球的质量相同，改变钢球的速度，故探究钢球动能大小与速度的关系。 （3）比较甲、丙两图进行的实验，小球从斜面的同一高度滚下，钢球到达水平面时的速度相同，小球的质量不同，探究钢球动能与物体质量的关系，可以得到速度相同，质量越大，钢球推动木块移动的距离越大，动能越大。 7．诚诚想要探究“动能的大小与哪些因素有关”，做了图所示的实验： （1）小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时，小球动能的大小可通过观察 的大小来判断； （2）若要研究动能大小与速度的关系应该选择 两个图进行比较； （3）在研究小球动能与质量的关系时，勤勤提议可以在光滑的水平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，如图丁所示。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”）。 【答案】 木块被撞击后移动的距离 甲乙 相等 错误 【详解】（1）[1]小球动能大小不易测量，可通过观察木块被撞击后移动的距离来表示小球动能的大小，应用了转换法。 （2）[2]若要研究动能大小与速度的关系，要控制小球的质量相等，故应选择甲乙两图进行探究。 （3）[3][4]将同一根弹簧压缩相同的程度，弹簧具有的弹性势能大小相等，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，因此小球的动能相等，故不能用此实验验证动能大小与小球质量的关系。 8．如图所示的是某同学探究“重力势能的大小与高度的关系”的实验。 (1)其中金属块A、B需要满足的条件是mA （选填“>”“=”或“<”）mB； (2)比较金属块A和B将木桩打入沙中的深度可得出结论：当质量一定时，物体的高度越高， 。 【答案】(1)= (2)具有的重力势能越大 【详解】（1）根据控制变量法可知，探究“重力势能的大小与高度的关系”，应该控制金属块的质量相同，即金属块A、B需要满足的条件是mA=mB。 （2）质量相同的金属块A和B，从不同的高度自由释放，B的高度更高，金属块B将木桩打入沙中的深度越深，说明物体B具有的重力势能越大。因此比较金属块A和B将木桩打入沙中的深度可得出结论：当质量一定时，物体的高度越高，具有的重力势能越大。 9．在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中： (1)如图甲所示，小明先探究动能大小与速度的关系，他先控制小车质量保持不变，让小车从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度下滑，目的是 。通过比较 可以比较小车具有的动能。 (2)小红认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小红设计“探究动能与质量关系”的实验时，通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙的实验情形，根据“最终位置”，她发现在速度相同时，质量越大，物体具有的动能越 （选填“大”或“小”），该结论是 （选填“正确”或“错误”）的。 (3)小华在探究“动能与质量的关系”时，将实验装置改成如图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击后的距离s。该实验方案是否可行？答： ；理由是： 。 (4)如图丁所示，质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜，根据影响动能大小的因素可知，飞行的扑克牌一定具有的速度较 （选填“大”或“小”）。 【答案】(1) 不同 使小车到达水平面速度不同 木块被推动的距离 (2) 小 错误 (3) 否 见解析 (4)大 【详解】（1）[1][2][3]甲图中让同一辆小车从不同高度滑下的目的是两次小车到达水平面的速度不相同，通过观察木块被小车撞击后滑行的距离来比较动能的大小，在此实验中体现了控制变量法和转换法思想的应用。 （2）[1][2]由图乙可知，小车加上砝码后，滑动的距离变短，由此得出结论：在速度相同的条件下，质量越大，物体具有的动能越小，该结论是错误的，原因是在小车上加上砝码后，小车与水平面之间的压力变大，所受摩擦力也变大，则小车的速度减小得越快，故小红的结论是错误的。 （3）[1][2]铁球释放后，弹簧的弹性势能转化为铁球的动能，因弹簧的压缩程度相同，则铁球的动能也相同，而铁球的质量不同，则可知铁球的速度也不同，故由控制变量法该实验方案不可行。 （4）扑克牌切入黄瓜时动能较大，因扑克牌的质量较小，故可知扑克牌的速度一定较大。 10．探究“物体动能大小与质量大小是否有关”时，实验器材有：质量不同的小球（m₁>m₂），带轨道的斜面，木块，刻度尺。实验步骤如下： ①如图甲所示，让质量为m₁的小球从斜面高h处由静止释放，撞击木块，测量并记录木块移动距离s₁。 ②如图乙所示，让质量为m₂的小球从斜面高h处由静止释放，撞击木块，测量并记录木块移动距离S₂。 (1)该实验中，“物体的动能”中“物体”指的是 （选填“小球”或“木块”）； (2)图甲、乙所示的两次实验中、小球都从相同高度处由静止释放，是为了使两次实验中小球运动到斜面底端时的 相同； (3)对比两次实验数据发现，s1≠s2，可以得到结论： 。 【答案】(1)小球 (2)速度 (3)速度相同时，物体质量越大，动能越大 【详解】（1）实验是研究小球从斜面滚下撞击木块，通过木块被撞距离反映动能大小，所以“物体”指的是小球。 （2）如甲乙两图可知，小球质量不同，从同一高度静止释放，这是控制小球到达斜面底端时的初速度相同。 （3）如甲乙两图可知，小球质量不同（），从同一高度静止释放，小球推动木块运动的路程不同，且，说明速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 11．小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材探究“影响动能大小的因素”，如图所示，根据图中信息回答下列问题： (1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近来判断小车动能的大小，这种实验方法是 法（选填“控制变量法”或“转换法）。 (2)小车分别由、位置自由滑下，到达水平面时的速度 （选填“相同”或“不同”） (3)分析比较甲、乙可以得出动能大小与 有关（选填“质量”或“速度”）； (4)分析比较乙、丙可以得出动能大小与 有关（选填“质量”或“速度”）。 【答案】(1)转换法 (2)不同 (3)速度 (4)质量 【详解】（1）实验中是通过观察木块被推动的距离的远近，从而判断小车动能的大小，小车推动木块越远，小车的动能越大，这是转换法的运用。 （2）小车分别由、位置自由滑下，由于高度不同，到达水平面时的速度不同。 （3）分析比较甲、乙可知，在质量相同时，高度越高，到达水平面时的速度越大，推动木块的距离越大，说明小车的动能越大，可以得出动能大小与速度有关。 （4）分析比较乙、丙可知，在高度相同时，到达水平面时的速度相同，质量越大，推动木块的距离越大，说明小车的动能越大，可以得出动能大小与质量有关。 12．小明用图所示的器材探究“物体动能大小与哪些因素有关”，小球从斜面上静止释放，然后撞击静止在水平面上的木块。本实验研究的是小球在 （选填“在斜面上”、“撞击木块时”或“撞击木块后”）的动能大小；为了探究小球的动能大小与速度的关系，应当让 （选填“同一小球”或“不同小球”）从同一斜面上不同高度由 滑下，然后撞击同一木块。 【答案】 撞击木块时 同一小球 静止 【详解】[1]本实验使小球撞击木块，小球撞击木块时的动能大小通过木块移动的距离看出，研究的是小球在撞击木块时的动能大小。 [2][3]为了探究小球的动能大小与速度的关系，控制小球的质量相同，改变小球的速度，即应当让同一小球从同一斜面上的不同高度由静止滑下， 然后撞击同一木块。 13．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小王同学用斜面、小球和木块进行了如图所示甲、乙、丙三次实验。 （1）通过 来判断小球动能的大小； （2）通过 两图可得，质量一定时， ，动能越大。 【答案】 木块被撞的距离 甲、丙 速度越大 【详解】（1）[1]本实验运用了转换法，把无法测量的小球的动能转换为可以测量的木块被撞的距离。 （2）[2][3]题中质量一定时，可在图中发现甲、丙实验中所用的小球质量相同，由甲、丙两次试验中小球的释放高度不同，发现小球到达水平面时速度不同，甲图中木块被撞的距离更远，所以可得：质量一定时，速度越大，动能越大。 14．如图所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：质量相同时，速度越大，动能 ； (2)分析比较甲、丙两次实验，可探究出的结论是： 。 【答案】(1)越大 (2)速度相同时，质量越大，物体动能越大 【详解】（1）分析比较甲、乙两次实验，小球质量相同，甲中小球释放的高度较大，小球到达水平面的速度较大，木块移动的距离较远，可得：质量相同时，速度越大，动能越大。 （2）分析比较甲、丙两次实验，小球释放的高度相同，小球到达水平面的速度相同，丙中小球质量较大，木块移动的距离较远，可得：速度相同时，质量越大，物体动能越大。 15．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 两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越大； (3)综合可知，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 ； (4)若水平面绝对光滑，本实验将 （能/不能）达到探究目的。 【答案】(1)距离s (2)甲乙 (3)速度 (4)不能 【详解】（1）根据转换法，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s来反映的，移动的距离越大，说明小钢球的动能越大。 （2）分析比较甲乙两组实验，小钢球质量相同，甲中小钢球释放的高度较高，到达水平面的速度较大，小木块移动的距离较远，可得：物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）速度相同时，质量越大，物体的动能越大，故图丁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。 （4）实验中将小球动能的大小转换成小球推动水平面上的木块距离的大小，若实验装置的水平面绝对光滑，则水平面上木块将做匀速直线运动，无法比较距离s，故不能达到探究目的。 16．【探究名称】探究保温瓶的保温效果与什么因素有关。 【问题】有些同学喜欢用保温瓶带热水到校饮用。使用过程中发现瓶内装水较多时，保温效果较好；瓶内装水较少时，保温效果较差。据此，同学们猜想：保温瓶的保温效果可能与 有关； 【证据】针对同学们的猜想，甲、乙两组同学分别设计了一套方案。 甲组方案：利用五个规格相同的保温瓶（容积为2L）在同一天进行实验 （1）上午8：00将不同体积初温为98℃的热水，同时装入五个保温瓶内； （2）下午6：00打开五个保温瓶，同时测量并记录水温，计算出水降低的温度。乙组方案：利用同一保温瓶（容积为2L）分五天进行实验 （1）每天上午8：00将不同体积初温为98℃的热水装入同一保温瓶内； （2）每天下午6：00打开保温瓶，测量并记录水温，计算出水降低的温度。上述两套方案，都能控制实验时保温瓶的保温性能完全相同，但乙组方案不能保证每天的 完全相同。所以，同学们选择了甲组方案在实验室进行实验。收集的数据如下表： 水的初温：98℃ 保温瓶编号 ① ② ③ ④ ⑤ 水的体积（L） 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 水的末温（℃） 79.0 81.5 83.0 85.5 84.5 水降低的温度（℃） 19.0 16.5 15.0 12.5 13.5 【解释】 （1）本实验通过相同时间内 来反映保温瓶的保温效果，这种研究方法称为转换法； （2）分析实验数据可以得出初步结论：在其它条件相同的情况下，水量少于1.9L时，水量越多，其保温效果越 ；水量在1.9L～2.0L时，水量越少，其保温效果越好； 【交流】 （3）下列实验中也用到转换法的是 。 A．探究真空不能传声 B．研究光的传播时引入光线 C．探究平面镜成像特点时，用两支相同的蜡烛来比较像与物的大小关系 D．探究物体动能大小，用木块被撞击后移动的距离来反映物体动能的大小 【答案】 所装液体的体积 气温 水降低的温度 好 D 【详解】[1]瓶内装水较多时，保温效果较好，瓶内装水较少时，保温效果较差，猜想：保温瓶的保温效果可能与水的体积有关。 [2]乙组方案中利用同一保温瓶分五天进行实验，每天的气温不同，不能保证每天的室温完全相同。 （1）[3]本实验通过相同时间内水降低的温度来反映保温瓶的保温效果，相同时间内水降低的温度越低，说明保温效果越好。 （2）[4]由表中数据可知，水量少于1.9L时，保温性能随水量的减小而减弱，水量越多，其保温效果越好；在水量在2L到1.9L时，保温性能随水量的减小而增强，水量越少，其保温效果越好。 （3）[5]A．探究真空不能传声用到了实验推理法，故A不符合题意； B．研究光的传播时引入光线用到了模型法，故B不符合题意； C．探究平面镜成像特点时，用两支相同的蜡烛来比较像与物的大小关系，用到了等效替代法，故C不符合题意； D．探究物体动能大小，用木块被撞击后移动的距离来反映物体动能的大小，用到了转换法，故D符合题意。 故选D。 17．（一）在探究物体的动能大小与哪些因素有关实验中，将木块放在水平面上的同一位置，用质量不同的两个钢球M和m（M的质量大于m），分别从不同的高度H和h由静止开始滚下，如图所示。 (1)该实验的研究对象是 ；实验时通过 判断钢球动能的大小，所用的探究方法为 ； (2)分析甲、乙两图，可以得到的结论是 ； (3)分析乙、丙两图，该探究的结论可用来解释汽车 （选填“超载”或“超速”）的安全隐患； (4)（二）如图戊，在探究“弹性势能的大小与物体弹性形变的关系”的实验中，应将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度；小明觉得利用该装置，也能探究小球的动能大小与质量的关系。如图丁所示，只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块（忽略小球撞击前的能量损失），你认为小明的设计方案是 （选填“可行”或“不可行”）的。 【答案】(1) 钢球 木块移动的距离 转换法 (2)当质量一定时，速度越大，物体动能越大 (3)超载 (4) 不同 不可行 【详解】（1）[1]探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验中，钢球从斜面滚落撞击木块，通过木块移动的距离反映钢球撞击木块时的动能大小，因此该实验的研究对象是钢球。 [2][3]由于钢球动能大小不容易直接测量，这里采用转换法。钢球动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离就越远。所以通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小。 （2）甲、乙两图中钢球的质量相同，在斜面上下滑的高度不同，即到达斜面底端的速度相同，且钢球的速度越大，撞击木块移动的距离越远，说明钢球具有的动能越大，因此可得结论为：当质量一定时，速度越大，物体动能越大。 （3）乙、丙两图中钢球在斜面上下滑的高度相同，即速度相同，钢球的质量不同，速度相同的钢球，质量越大，撞击木块移动的距离越远，说明钢球具有的动能越大，因此可得结论为：速度相同时，质量越大，物体动能越大，该结论可用来解释汽车超载的安全隐患。 （4）[1]在探究“弹性势能的大小与物体弹性形变的关系”的实验中，应改变物体弹性形变程度，即应将同一个弹簧压缩不同的长度。 [2]利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，弹簧的弹性势能相同，转化为小球的动能相同，那么小球撞击木块时的动能相同，木块被推动的距离相同，无法探究小球的动能大小与质量的关系，所以小明的设计方案是不可行的。 18．如图所示，小明在“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， 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 (1)实验中，探究的动能是指___________（填序号）； A．小球在斜面上的动能 B．小球撞击木块时的动能 C．小球撞击木块后的动能 D．木块被小球撞击的动能 (2)实验中，小钢球的动能大小是通过 （选填“高度h”或“距离s”）来反映的；若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (3)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与 的关系； (4)在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图丁所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球 （选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等； (5)完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等）。 【答案】(1)B (2) 距离s 不能 (3)速度 (4)静止 (5)相等 【详解】（1）据题意可知，实验中探究小球进入水平面时的动能，即小球撞击木块时的动能的大小，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 （2）[1]在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，小球从斜面滑下，到达水平面撞击小木块，通过观察木块被推动的距离的远近来判断物体所具有动能大小的，木块被推动的距离越远，说明小球所具有的动能越大。 [2]如果水平面光滑，小球和木块将做匀速直线运动，不能判断小球所具有动能大小了。 （3）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系。 （4）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。 （5）让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终都停下来，克服摩擦力做功使其动能最终变为零，动能全部转为内能，所以在三个表面克服摩擦力做功相等。 19．小李利用斜面进行了如下实验探究。 (1)探究“阻力对物体运动的影响”。让同一小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，最终小车停在图甲所示位置。 ①分析图甲可知，小车受到的阻力越 ，小车运动的距离越远。若小车受到的阻力为零，小车将 。联想到雨雪天，为保证行车安全，驾驶汽车行驶时，应适当 （选填“增加”或“减少”）汽车之间的距离； ②小李通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，若自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？他做出以下猜想，你认为正确的是 （图中的黑点表示小李同学）。 A．静止不动    B．继续来回摆动C．做匀速直线运动   D．做匀速圆周运动 (2)探究“动能大小与什么因素有关”。让不同质量的小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，撞击相同木块后，木块停在图乙所示虚线位置。 ①在斜面底端放置木块的作用是 ； ②图乙探究的是动能与 的关系。得出的结论是 。联想到高速公路的限速牌上同时标明“120”和“100”的字样，则 （选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是。 【答案】(1) 小 匀速直线运动 增加 A (2) 通过木块被推出的远近，判断小车动能的大小 质量 在速度一定时，质量越大，动能越大 大客车 【详解】（1）[1]让同一小车从同一斜面同一高度滑下，小车到达水平面时初速度相同。图甲中，水平面越光滑（毛巾最粗糙，木板最光滑 ），小车受到的阻力越小，运动距离越远 。所以小车受到的阻力越小，小车运动的距离越远。 [2]根据实验可以得出结论小车受到的阻力越小，小车运动的距离越远，由此推理，若小车受到的阻力为零，小车运动状态不会改变，将做匀速直线运动。 [3]雨雪天路面湿滑，摩擦力（阻力 ）减小，汽车刹车后滑行距离会变长。为保证安全，应适当增加汽车之间的距离，避免追尾。 [4]当荡秋千运动到右侧最高点时，速度为0（最高点是运动方向改变的瞬间，速度为零）。若此时受到的力全部消失，根据牛顿第一定律，物体将保持原来的运动状态（速度为0 ），所以会静止不动。 故选A。 （2）[1]在斜面底端放置木块，是通过木块被撞击后移动的距离来反映小车动能的大小 。小车动能越大，对木块做功越多，木块移动距离越远，运用了转换法。 [2]让不同质量的小车从同一斜面同一高度滑下，小车到达水平面时初速度相同，质量不同，所以图乙探究的是动能与质量的关系。 [3]由图可知，小车质量越大，撞击木块后，木块移动距离越远，说明动能越大。得出的结论是：在速度一定时，质量越大，动能越大。 [4]高速公路上，大客车质量比小轿车大，在速度相同时，大客车动能大，刹车后滑行距离长，更难停下。为保证安全，大客车需要更低的限速，所以大客车的限速应该是100km/h。 20．(1)图甲探究的是动能与 的关系，实验中通过 来比较小球动能的大小； (2)在完成甲实验的第二步操作时，木块被撞后滑出木板，为使木块不滑出木板，对甲实验的第二步操作应采取的方法是_______； A．适当降低钢球的高度 B．换用一个较重的木块 (3)探究动能与质量的关系，小明设计的实验装置如图乙所示，实验过程如下：质量为m、M的两小球从斜面上同一高度下滑，；并撞击放在水平面上的木块，由于M在水平面上滑行一段距离之后再撞击木块，最终木块在水平面上滑行的距离相同；于是小明根据这次实验情况得出结论：物体动能大小与质量无关；这个结论与我们已知的结论不符，请你评估他实验中的不足： ； (4)小刚还设计了下图所示的装置进行实验； ①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，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）的关系； ②若用A、B两个质量不同的小球（）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 （选填“>”、“<”或“=”）； (5)如图丙，探究物体重力势能与哪些因素有关的实验，三个相同木桩在沙中所处的初始深度相同，甲、乙、丙三物体的质量关系为：；图丙中乙、丙两物体从图示位置由静止释放，分别撞击B、C两木桩使之扎入沙坑的深度相同， （选填“能”或“不能”）说明乙、丙的初始的重力势能相同； (6)机械能的转化及其应用； 张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了如图丁所示的设计方案图，李工上交了如图戊所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择 图的设计方案。 【答案】(1) 速度 木块移动距离 (2)A (3)木块未放在同一位置 (4) 速度 = (5)能 (6)戊 【详解】（1）[1]由图甲可知，相同质量的两个小球从斜面的不同高度滑下，小球到达水平面时的速度不同，由控制变量法可知，实验探究的是小球的动能与小球的速度的关系。 [2]实验中小球的动能大小不能直接观察，运用转换法，通过木块被撞的距离大小，来比较小球的动能大小。 （2）木块被撞后滑出木板，说明小球的动能过大，由于实验中运用控制变量法，小球的质量相同，小球撞击相同的木块，所以第二步不能换用一个较重的木块；为了小球到达水平面时的速度不同，可以适当降低钢球的高度，与第一步中钢球的高度不同即可，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 （3）根据控制变量法可知，探究动能与质量的关系，需使小球到达水平面的速度相同，改变质量，还需控制水平面上木块的起点位置相同，所以实验中的不足是木块未放在同一位置。 （4）①[1]用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，弹簧的弹性势能不同，转化为小球的动能不同，同一小球的质量不变，所以小球的速度不同，由控制变量法可知，可以研究小球的动能大小与速度的关系。 ②[2]将同一弹簧压缩相同程度后，弹簧的弹性势能相同，转化为小球动能相同，小球撞击木块后，木块的动能相同，所以同一木块移动的距离相同，即 （5）实验中通过木桩扎入沙坑的深度反映重力势能的大小，图中乙、丙两物块质量不同，被举高度不同，但两木桩扎入沙坑的深度相同，即乙、丙两物体对B、C做功相同，所以能说明乙、丙的初始的重力势能相同。 （6）根据动能与重力势能的转化可以知道，丁图中火车进站时下坡，这一过程中有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车，故不合理；戊图设计中，利用火车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，可以降低车速，容易刹车，故选择戊图的设计方案。 21．小刚通过查材料知道：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F与弹簧的伸长量（或压缩量）x成。正比，其大小表示为：F=kx，其中k为劲度系数，其大小等于弹力与弹簧的伸长量（或压缩量）的比值。他马上对两根长度相同粗细不同的弹簧进行研究，将弹簧的一端固定，另一端悬挂钩码（图甲所示），记录弹簧受到的拉力大小F和弹簧的长度L，根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。 (1)当在A弹簧上悬挂重为5N的物体时，弹簧A的伸长量为 cm； (2)小刚同学发现图乙中图线不完全是一条直线，这是因为弹簧伸长量超过了弹簧的 ；由此可知，用弹簧 （选填“A”或“B”）制成的测力计量程更大。 (3)由实验测得的数据可得，在弹性限度以内，本实验中B弹簧的劲度系数k为 N/m。 【答案】(1)10 (2) 弹性限度 B (3)100 【详解】（1）由图乙可知，在A弹簧上不挂重物时，弹簧的长度是5cm，当在A弹簧上悬挂重为5N的物体时，弹簧A伸长量∆x=15cm-5cm=10cm （2）[1]在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量与弹簧受到的力成正比，若弹簧受到的力，超过弹簧的弹性限度，则弹簧的伸长量与弹簧受到的力不成正比，所以图乙中的图线不完全是一条直线。 [2]测力计是根据在测量范围内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比的原理制成的，由图乙知，A的量程为0~10N，B的量程为0~15N，则用弹簧B制成的测力计量程大。 （3）由F-L图像和F=kx分析知，图像的斜率为弹簧的劲度系数，当F=0时，即横坐标的截距为弹簧的原长，所以据图所知，横截距为5cm，即弹簧的原长为5cm； 图像的斜率 22．小明同学骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体以相同初速度冲上斜坡后运动的最大距离可能跟哪些因素有关呢？他和小华思考后提出以下猜想： 猜想一：可能与斜坡的粗糙程度有关； 猜想二：可能与物体的质量大小有关； 猜想三：可能与斜坡的倾角大小有关。 他们将与水平面平滑连接的长木板以角度（可改变）倾斜固定，并找来质量不同的小木块若干、较光滑的斜面M（物块在斜面M上滑动时可忽略物块所受的摩擦力）和轻弹簧P等实验器材进行探究。 (1)他们上网查找得知：初速度相同汽车关闭发动机后在路面滑行时，路面越粗糙，受到的摩擦力 ，汽车滑行距离越短。由此他们思考认为猜想一是正确的； (2)为了验证猜想二，小明在老师的帮助下一起设计了如图甲所示的装置。为了使木块以相同的初始速度滑上长木板，实验时应将质量不同的小木块从斜面M的 （选填“相同”或“不同”）高度自由滑下。实验中通过比较木块冲上长木板的最大距离就可以验证猜想二，这里用到的实验方法是 ； (3)小华设计了如图乙所示的装置进行实验，他认为只要让不同质量的小木块分别将同一弹簧压缩到相同程度后自由释放，也可以验证猜想二、老师告诉小华这一设计方案是不可行的，理由是 ； (4)他们保持长木板的粗糙程度和木块的初速度相同，分别改变木块的质量m和长木板的倾角，测得木块冲上长木板后运动的最大距离x，实验数据记录如下表。 1.2 1.0 0.5 0.3 度 10 20 30 30 40 45 45 50 55 55 60 65 1.76 1.57 1.45 1.45 1.38 1.37 1.37 1.36 1.37 1.37 1.39 1.42 分析数据可知：最大距离x与质量m （选填“有关”或“无关”） 【答案】(1)越大 (2) 相同 转换法 (3)见解析 (4)无关 【详解】（1）滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，在压力不变的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。所以相同汽车关闭发动机后在路面滑行时，压力大小不变，路面越粗糙，受到的摩擦力越大。 （2）[1]为了验证猜想二，即物体以相同初速度冲上斜坡后运动的最大距离可能与物体的质量大小有关，需要控制速度相同，质量不同，即使质量不同的木块从同一高度滑下。 [2]实验中通过比较木块冲上长木板的最大距离判断动能的大小，这里用的实验研究方法是转换法。 （3）让不同质量的小木块分别将同一弹簧压缩到相同程度后，弹性势能相同，释放后，转化成的动能相同，由于质量不同，速度不同，木块到达斜面底端的速度不相同，所以不能验证猜想二。 （4）由表格数据知当长木板的倾角θ一定，质量不相同时，木块冲上长木板后运动的最大距离x相同，说明最大距离x与质量m大小无关。 23．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面上由静止开始滚下，撞击木块。 （1）该实验是通过观察 来判断钢球的动能大小； （2）根据甲、乙两图可以探究物体的动能大小与物体的 的关系，通过实验得到的结论是： ； （3）若用图丙的装置，可以探究动能大小与 （选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）之间的关系； （4）小明由此实验还联想到探究“阻力对物体运动的影响”的实验，让同一个小车从同一斜面的同一高度由静止释放，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，在运动的整个过程中，小车克服阻力做的功 （选填“相等”或“不相等”）。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1和P2，则P1 P2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】 木块移动的距离 速度 见解析 速度 相等 小于 【详解】（1）[1]实验中，钢球由斜面滚下到水平面的动能不同，撞击木块做功就不同，木块移动的距离也会不同，所以通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小。 （2）[2]甲、乙两图中，同一钢球从斜面的不同高度静止滚下，到达水平的速度不同，所以探究的是物体动能大小与物体运动速度的关系。 [3]质量相同时，乙图中，钢球在斜面上所处的高度更高，滚到水平面的速度更大，撞击木块移动的距离更远，说明钢球具有的动能更大，所以可得：质量相同时，物体速度越大，动能越大。 （3）[4]由图丙知，小球的质量一定，压缩弹簧的形变程度不同，弹簧具有的弹性势能不同，转化为小球的动能不同，小球运动的速度不同，所以可以探究动能跟速度的关系。 （4）[5]同一小车从同一斜面的同一高度静止释放，到达水平时，速度相同，所具有的动能相等，在粗糙程度不同的表面上克服摩擦做功，将动能转化为内能，停止时，所有的动能全部转化为内能，即克服摩擦所做的功相等。 [6]玻璃和毛巾表面相比，玻璃更光滑，小车在玻璃面上所受的阻力小，运动至停下的时间长，在毛巾面上所受的阻力大，运动至停下的时间短。而小车在两个表面克服摩擦所做的功相等，根据 知，在玻璃表面克服阻力做功的功率小于在毛巾表面上的功率。即 P1<P2 24．某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中。准备的器材有：质量分别为m、2m两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图所示。 （1）本实验是通过 来反映钢球动能大小的； （2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验分析； （3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面 （选填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越 ； （4）实验小组的同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表），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 【答案】 木块运动的距离 乙丙 不同高度 大 相等 匀速直线 【详解】（1）[1]动能的大小不易直接观察，可以通过其做功的能力来体现，即推动木块移动的距离，这种方法叫转换法。 （2）[2]为了探究物体动能大小与质量的关系，根据控制变量法，应保持速度一定，即钢球从相同的高度开始运动，钢球的质量不同，故乙丙符合要求。 （3）[3]实验中为了探究动能大小与速度的关系，根据控制变量法，保持钢球质量相同，速度不同，即让钢球从同一斜面相同的高度由静止滚下。 [4]质量相同时，速度越快，钢球推动木块运动的距离越远，水平的摩擦力是相同的，则木块在水平面上克服摩擦力做的功越多，表明钢球的动能越大，故当质量一定时，钢球速度越大，动能越大。 （4）[5]让小车从斜面顶端由静止滑下，小车质量相同，高度相同，重力势能相同，即机械能相同，运动到水平最终停下来，静止在水平面上，此时的机械能还是相同，则小车水平面上运动过程中克服摩擦做功所消耗的机械能是相同的，故小车在三个表面克服摩擦力做功是相同的。 [6]根据表格数据可知，表面越光滑，小车运动的距离越远，若水平面绝对光滑，小车的速度将不变，永远运动下去，即小车将做匀速直线运动。 25．如图是某学习小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中 (1)实验中，探究的动能是指 的动能。 (2)实验中，通过观察木块被钢球撞击后 来判断钢球的动能大小。 (3)甲、丙两次实验，让质量不同的钢球从斜面的同一高度滚下，目的是使两球到达水平面时有相同的 。 (4)对比 两次实验，可以研究物体的动能与速度的关系。对比甲、丙两次实验，可以研究物体的动能与 的关系。 (5)甲、乙两次实验中，木块滑行过程中克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2（选填“＞”、“=”或“＜”）。 (6)本实验中水平面应该是相对 （选填“粗糙”或“光滑”）的。 (7)实验交流过程中，同学们联想到高速公路上的交通标志牌，汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。从物理角度来看，这样做的目的是限制汽车的 。 【答案】(1)小球撞击木块时 (2)滑动的距离 (3)速度 (4) 甲、乙 质量 (5)＞ (6)粗糙 (7)动能 【详解】（1）实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能，通过比较木块滑动的距离来反映小球动能的大小。 （2）实验中通过比较木块滑动的距离来反映小球动能的大小，这是转换法的应用。 （3）根据控制变量法，让质量不同的钢球从斜面的同一高度滚下，是为了使两球到达水平面时速度相等。 （4）[1]研究物体的动能与速度的关系，要控制质量相同，只改变速度大小，即小球从斜面自由下滑的高度不同，故对比甲、乙两次实验，可以研究物体的动能与速度的关系。 [2]由甲、丙两图可知，让质量不同的钢球从斜面的同一高度滚下，是为了使两球到达水平面时速度相等，探究动能与质量的关系。 （5）甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、f2，因为在同种接触面上，压力不变时，摩擦力大小不变，故 f1=f2 因为 sA>sB 根据做功的公式W=fs可知 W1>W2 （6）若斜面和水平面都是光滑的，物块将做匀速直线运动一直运动下去，故无法通过水平方向移动的距离来比较动能大小，所以本实验中水平面应该是相对粗糙的。 （7）根据甲、乙实验可知，质量相同的小球，小球运动到水平面的速度越大，推动木块通过的距离越大，说明小球的动能越大；即在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。从物理角度来看，这样做的目的是限制汽车的动能大小。 26．如图所示，在“研究物体动能与速度、质量的关系”实验中，小明将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处静止滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB）推动纸盒在水平木板上运动一段距离后静止。 (1)实验中通过观察 比较动能的大小； (2)小明依次完成甲、乙、丙三次实验，分析比较实验甲与实验乙可得出结论是： ，甲、乙两次实验中若将纸盒拿走，则小球静止时在水平面上克服阻力做功WA WB。（木板足够长，选填“＞”、“＜”或“＝”）。要探究另一个影响因素应该选择 两次实验，若丙中纸盒滑出木板，则对丙实验过程可以采取的措施是 ； A．减小C球的质量　　B．增大纸盒的质量　　C．降低C球的高度 (3)小明认为通过甲、乙两次实验也可探究重力势能与高度关系，他的想法 （选填“可行”或“不可行”）； (4)图丁中，若将两个质量不同的小球（mA＞mB）分别压缩同一弹簧至相同长度并由静止释放，同一木块受撞击后移动的距离sA sB（不考虑碰撞时能量损失，选填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】(1)纸盒移动的距离 (2) 当质量一定时，速度越大，动能越大 > 甲、丙 A (3)可行 (4)＝ 【详解】（1）实验中运用转换法，通过观察纸盒移动的距离来比较动能的大小。 （2）[1]甲乙两实验中，小球的质量是相同的，下滑的高度不同，小球达到斜面底端的速度不同，且小球的速度越大，将纸盒推动的距离越远，小球的动能越大，因此可得结论为：当质量一定时，速度越大，动能越大。 [2]小球运动过程中，克服阻力做功，该过程中将动能转化为内能，由于甲实验中小球的动能大，则克服阻力做的功多，即WA>WB。 [3]要探究动能与质量的关系，应控制小球在斜面上下滑的高度相同，改变小球的质量，因此选择甲丙两实验。 [4]实验中纸盒滑出木板，说明小球具有的动能过大，由于探究动能与质量的关系，所以不能改变小球的速度，即小球在斜面上的高度不变，可以减小C的质量，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （3）重力势能的大小与质量和高度有关，小球的质量相同，滚下的高度不同，具有的重力势能就不同，实验过程小球的重力势能转化为动能，故该方案可行。 （4）若用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后 静止释放，撞击同一木块，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，故弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同。 27．某同学通过观察小朋友玩滑板车的情景，发现人站在车上蹬地后，还能继续滑行一段距离，但每次滑行距离是不同的。针对该滑行距离的大小与哪些因素有关，他提出如下猜想： A．可能与水平面的粗糙程度有关 B．可能与在水平面上的初始速度大小有关 为验证猜想，他利用质量一定的小车、可调节角度的斜面、长木板、刻度尺、毛巾、棉布等器材，组装了如图甲所示装置进行实验。 (1)该同学将小车从斜面的某一高度由静止释放，发现小车运动距离超过了木板长度，不便于测量小车在水平面上运动的距离。为解决该问题，在使用已有器材且不破坏器材的条件下可进行的操作是 （写出一条即可）； (2)调整后，进行了多次实验，并将实验数据记录在下表中。 次数 实验条件 运动距离 水平接触面材料 释放高度 1 长木板 2 棉布 3 毛巾 4 长木板 5 长木板 ①在1、2、3三次实验中，保持小车释放高度相同的目的是：控制小车到达水平面的相同 ； ②小车在水平面上运动所受的阻力越小，运动距离越 （选填“远”或“近”），说明小车速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。 (3)分析表中1、4、5三次实验数据，观察小车在水平面上的运动距离，还可以探究小车的重力势能与小车的 的关系。 【答案】(1)见解析 (2) 初速度 远 慢 (3)释放高度 【详解】（1）小车从斜面某一高度由静止释放，运动距离超过木板长度，是因为小车到达水平面时的初速度过大，在使用已有器材且不破坏器材的条件下，可通过降低小车在斜面上的释放高度来减小初速度，从而缩短运动距离；或者减小斜面的倾斜角度，也能使小车获得较小的初速度，进而使小车在水平面上的运动距离合适，便于测量。 （2）[1]根据控制变量法，在1、2、3三次实验中，保持小车释放高度相同，目的是控制小车到达水平面时的初速度相同，这样才能探究滑行距离与水平面粗糙程度的关系。 [2][3]由表中数据可知，接触面越光滑，即小车在水平面上运动所受的阻力越小，运动距离越远，说明小车速度减小得越慢。 （3）根据重力势能的影响因素，物体重力势能大小与质量和高度有关。1、4、5三次实验中，小车质量一定，从斜面不同高度释放，到达水平面的速度不同，且高度越高，小车在水平面上运动的距离越远，说明小车最初具有的重力势能越大，所以还可以探究小车的重力势能与小车释放高度的关系。 28．“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞（不考虑碰撞过程的能量损失）。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景。 (1)为探究小车动能与质量的关系，应选用场景①和 （选填“②”、“③”或“④”）进行实验，可得到结论： ；选用场景③和④进行实验时，可探究小车动能与 的关系； (2)在实验①和③中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ；在场景①和场景②中，木块克服摩擦所做的功分别为W1和W2，则W1 W2（大于/等于/小于）； (3)小江同学尝试改用如图3所示装置探究“物体动能大小与哪些因素有关”，经过思考设计了以下两个实验方案： 实验方案一：探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离； 实验方案二：探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离； 关于小江的实验方案，（　　）（填选项符号） A．仅实验方案一可行 B．仅实验方案二可行 C．两个实验方案均可行 D．两个实验方案均不可行 【答案】(1) ③ 速度一定时，质量越大，动能越大 速度 (2) 多 等于 (3)A 【详解】（1）[1]实验中为探究动能大小与质量的关系，应控制小车到达水平面的速度相同，让质量不同的小车，从斜面上同一高度由静止释放，应选场景①和③。 [2]实验中看到，质量不同的小车从相同高度滑下，质量大的小车使木块移动的距离更远，可得出结论：速度一定时，质量越大，动能越大。 [3] 选用场景③和④进行实验时，使质量相同的小车从不同的高度滑下，小车到达斜面底端时速度不同，推动木块移动的距离不同，可探究小车动能与速度的关系。 （2）[1]在实验①和③中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越多，推动木块移动的距离越远。 [2]在场景①和场景②中，质量相同的小车从相同高度滑下，到达斜面底端时动能相同。与木块撞击，使木块移动，使木块获得的动能相同，木块最终停止，动能变为0，木块克服摩擦做功消耗的机械能相同，木块克服摩擦所做的功分别为W1和W2，则W1等于W2。 （3）实验方案一用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，弹性势能转化为钢球的动能，弹簧形变程度不同，小球的速度不同，控制了质量相同，通过观察木块移动的距离来判断动能的大小，故是可行的；而实验方案二用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，相同的弹性势能转化为动能，故动能的大小相同，质量不同，钢球的速度不同，而本实验中，需要改变质量，控制速度相同，故方案二不可行，综上所述，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 29．为优化某新能源汽车电池的防撞性能，实验小组测试了三种不同材料（泡沫塑料、橡胶、蜂窝铝）的吸能效果。实验装置简化图如图所示，将材料样品固定在水平轨道末端，金属滑块从斜面滑下撞击材料，通过传感器记录滑块撞击后的速度和材料形变量，数据如表一： (1)实验中需要保持不变的物理量是滑块的 ； (2)实验组1与2中，泡沫塑料厚度增加后，滑块速度降幅更大，说明材料吸能效果与厚度有关，且厚度越大，吸能效果越 ； (3)实验组1、3、4中，材料形变量最大的是泡沫塑料，但滑块速度降幅最小的是 ，说明仅凭形变量不能全面评价材料防撞性能； (4)结合表一数据，若要用其中的两种材料设计成复合防撞材料，应选择的材料类型是 。 表一 实验组 材料类型 材料厚度d（cm） 撞击后滑块速度v（m/s） 材料形变量 1 泡沫塑料 5 0.8 4.5 2 泡沫塑料 10 0.3 9.0 3 橡胶 5 1.2 2.0 4 蜂窝铝 5 2.5 0.5 (5)实验小组继续实验，通过模拟碰撞实验来探究动能影响因素，滑块从斜面滑下撞击水平面上的木块，通过传感器记录滑块碰撞前的速度，木块被推动的距离反映动能大小。实验数据如表二： 表二 实验组 滑块质量m（g） 滑块碰撞前的速度v（m/s） 木块移动距离s（cm） 1 200 0.2 8 2 200 0.6 71 3 400 0.2 16 4 400 0.6 144 实验组1与3中，滑块碰撞前的速度相同，质量从200g增至400g.木块移动距离增大2倍，说明动能与 成正比。 【答案】(1)质量 (2)好 (3)蜂窝铝 (4)泡沫塑料和蜂窝铝 (5)质量 【详解】（1）实验探究的是不同材料的吸能效果，需要用控制变量法，应保持滑块的质量不变。 （2）实验组1和2中，材料都是泡沫，厚度增加后，滑块速度降幅更大（从0.8m/s到0.3m/s），说明厚度越大，吸能效果越好。 （3）实验组1、3、4中，材料类型不同，厚度相同，材料分别为泡沫塑料、橡胶和蜂窝铝，撞击后，滑块速度分别为0.8m/s、1.2m/s、2.5m/s，所以降幅最小的是蜂窝铝。 （4）由表格一的数据知，泡沫塑料厚度大时吸能好（滑块速度降幅大），但形变量也大，橡胶和蜂窝铝在厚度相同时，蜂窝铝虽然吸能后滑块速度降幅小，但形变量也小，则设计两种复合防撞材料可选用泡沫塑料和蜂窝铝，则可让撞击后滑块速度降幅大，且材料形变量小。 （5）由表二的实验组1与3知，滑块撞击时的速度相同，质量增大2倍，撞击后木块移动的距离增大2倍，即滑块所具有的动能也增加了2倍，所以动能与质量成正比。 30．某同学在讨论怎样测量自身30s跳绳的功率，请你也参与其中。 (1)需要的测量器材有：体重计、 、 ； (2)测量跳绳的功率的原理是 ； (3)请你帮助他们设计一个记录数据的表格（请在表格中写出第一第二列所需测量的物理量） 、 ； 实验序号 跳绳的次数n/次 跳绳功率P/W ① ② ③ (4)根据表格中所测的物理量，最后计算功率的表达式为 ； (5)某同学质量为50kg，1min跳绳100次，每次起跳高度大约为12cm，则他跳一次做的功是 J，整个跳绳过程中的平均功率为 W。 【答案】(1) 刻度尺 秒表 (2) (3) 质量m/kg 人离地的高度h/cm (4) (5) 60 100 【详解】（1）[1][2]根据功率的公式知道 因此，需要的测量器材除体重计外，还需要刻度尺、秒表。 （2）由（1）知道实验原理为 （3）[1][2]根据实验原理知道，还需要测量自身的质量和人离地的高度，故第一第二列所需测量的物理量是自身的质量m/kg和人离地的高度h/cm。 （4）根据表格中所测的物理量知道，测量出跳绳的次数n，并记下所用的时间t，则跳绳的平均功率为 （5）[1]小明同学的重力 每次起跳高度 h=12cm=0.12m 跳绳一次做功 [2]由于1min内人起跳的次数为100次；在1min内人一共做功 他在整个跳绳过程中的平均功率 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $