5.4.10 拓展10 机械能实验探究 同步练习

第五章简单机械与功第4节机械能第10课时拓展10机械能实验探究过关检测1、如图1是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图。其中，mA=mB＜mC，hA=hC>hB。（1）实验中，探究的动能是指（填序号）A．小球在斜面上时的动能 B．小球撞击木块时的动能C．小球撞击木块后的动能 D．木块的动能（2）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。（3）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图1中的A所示，设木块克服摩擦力所做的功为W，小球与木块碰撞前的动能为E，则EKW（选填“大于”、“等于”或“小于”）（4）实验结束后，该同学拿走木块，先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放，如图2中的甲，记录小球在不同表面上滑行到静止的距离（如图乙），根据此现象，小刚得出了动能与速度有关的结论。你认为该同学实验方案是否合理，（合理/不合理）。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小球运动距离最近较远最远2、小明同学在做“探究物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图所示的实验，用一条没有弹性的细绳吊着一个实心铁球制成单摆，将一滑块放到滑槽上并使之左端刚好在悬点O的正下方，小明进行了以下三步实验操作：步骤一：将铁球挪到a点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s1；步骤二：把滑块摆放到原处，将小球挪到b点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s2；步骤三：换一等体积的实心铝球，将铝球挪到b点位置静止释放，打到摆放在原处的滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s3。（1）小明同学进行“步骤一”和“步骤二”的实验，是想探究动能大小与的关系；（2）该实验中物体的动能是指（选填序号）；A．小球在撞击滑块前的平均动能 B．小球撞击滑块时的动能C．小球撞击滑块后的动能 D．滑块的动能（3）请你根据已学的知识判断，s2和s3的大小关系是：s2s3（选填“大于”“小于”或“等于”），由此可得出结论：。3、图甲是某同学探究动能大小与速度关系时的实验场景：斜面上有两个完全相同的平行轨道，将两小球①、②从轨道上由静止释放，与放置在水平木板上的两个相同木块甲、乙发生碰撞，两个木块初始位置到斜面底端的距离相等。(1)为完成实验，应使两个质量的小球从轨道上高度由静止释放。（均选填“相同”或“不同”）(2)由图甲场景可知，碰撞木块前瞬间，小球（选填“①”或“②”）的动能较大，两木块通过A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为fA、fB，则fAfB（选填“＞”、“=”或“＜”）。(3)图乙是某次实验的场景：将两小球从图中E、F处由静止释放，最终木块甲从水平木板的右端滑出，该同学用质量更大的木块丙替换木块甲后继续此次实验，将两小球仍从图中E、F处由静止释放，木块丙未滑出木板，请分析评估该方案。4、小科同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：（1）弹簧弹性势能的大小是通过来衡量的；（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验。并先后改变之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录；（3）物体M从P点运动到O点过程中，弹性势能转化为物体的能，物体M机械能（选填“变大”、“不变”或“变小”）。5、某同学做“研究影响摆动周期的因素”的实验，已经有如下的实验器材较长的细线、质量为的100g和50g小球、铁架台、夹子，实验记录如下：实验序号摆线长度（米）摆球质量（克）摆动幅度连续摆动20次的时间（秒）摆动周期（秒）10.2550半拳宽20120.25100半拳宽20130.2550一拳宽20140.250半拳宽160.850.2100一拳宽16（1）完成表格中“摆动周期”的填写；（2）分析比较实验序号可以得出：当摆动幅度和摆线长度不变时，摆动周期与摆球质量无关；（3）分析比较实验序号1和3可以得出：当摆线长度和摆球质量不变时，摆动周期与无关；（4）分析比较实验序号2和4可以得出：当时，。6、小科同学用如图所示的实验装置探究“运动和力的关系”。（1）小科先将毛巾铺在水平面上，让小车从图中A点由静止滑下，在滑至水平面的过程中，小车的重力势能转化为；到达水平面后，小车继续前进，在B点停止运动；（2）小科将毛巾换成棉布，让同一小车仍从同一斜面上的A点由静止滑下，目的是，观察到小车会在B点的（选填“左”或“右”）侧停止运动；（3）再将棉布去掉，重复上述步骤，当小车在水平木板上运动时，受到（选填“平衡力”或“非平衡力”）；通过实验分析可知，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面运动的距离越；（4）这三次实验中摩擦力对小车做的功（选填“相等”、“不等”或“无法判断”）；这个实验（选填“能”与“不能”）解释交通警示语“雨天路滑减速慢行”。7、水平桌面上滚动的小球离开桌面后，会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上，如图甲所示。小球在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢？小明提出了以下三个猜想：猜想1：与小球离开桌面时的速度有关；猜想2：与小球的质量有关；猜想3：与小球离地面的高度有关；（1）为了使小球向前运动，小明设计如图乙所示的实验装置，将一根轻质弹簧固定在A点，小球将弹簧压缩到C处后由静止释放，则小球在弹簧推力的作用下向前滚动，在此过程中，弹簧的能转化为小球的能；（2）为了验证猜想1是否正确，小组成员进行如下实验：保持小球质量和离地高度不变，将弹簧压缩到不同的长度，小球离开弹簧后，将获得不同的速度，发现小球水平飞行的距离不相同。这说明猜想1是（选填“正确”或“错误”）的；（3）小明接下来想探究猜想2，仍采用图乙的装置，用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，由静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系；你认为小明的方案存在的问题是，请你为小明设计一个正确的方案：；序号质量m/g速度v/cm·s-1离地高度H/cm水平飞行距离s/cm110555210520103105451541058020（4）小华按正确的方法探究了猜想3，并记录数据，根据表中数据，可以得出结论：当小球质量和离开桌面的速度一定时，小球离地面的高度H为cm时，小球水平飞行的距离s为30cm。8、小明在实验室看到一科学玩具——牛顿摆，如图1甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。这引发了小明的思考：为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？于是他提出问题：被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？接着他做出以下猜想：①可能与撞击球撞击时的速度大小有关；②可能与撞击球的数量多少有关；将牛顿摆等效为单摆模型，如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），由静止开始释放。释放后，A球向右摆动过程中，将能转化为动能。（2）探究猜想①时，必须先控制每次撞击球的相等，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是：。释放后，当钢球A以不同速度发生碰撞时，每次均仅有E球被撞出，由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度（选填：“有关”或“无关”）。（3）通过上述实验，小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出，于是他向老师请教，老师说：牛顿摆的钢球间发生碰撞时，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解，小明继续探究猜想②，将A、B两球作为撞击球紧挨着，拉起一定高度后同时释放，A、B球向右摆动并与C球相撞，则此时可观察到的现象是如图2中的（选填：“甲”、“乙”或“丙”）；请阐述你选择的理由：。9、某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1<h2<h3。（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过来反映的。（2）比较两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。（3）比较A，C两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：。（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径（选填：“有关”或“无关”）。（5）小球在下落过程中，将转化为能。10、为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用图示装置进行实验，B处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后由静止释放小球甲，使小球甲撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于B点右侧同一位置，忽略小球碰撞时的能量损失。（1）小明每次应将弹簧压缩（相同/不同）的长度，再释放小球甲，通过比较各次实验中，从而判断弹簧弹性势能的大小；（2）每次实验中，小球甲和纸盒克服摩擦力做功（相同/不同）；（3）图示实验中，将小球自A处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于C处，此过程中小球动能最大的位置在（之间/B点/之间）；（4）在完成实验后，小明又找来一个质量更大的小球乙，用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一纸盒，得到甲、乙球与纸盒一起移动的距离分别为和，则和的大小关系为。11、如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，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。（1）金属球在滚下斜面的过程中，它的能转化为动能；（2）做了甲、乙、丙三次实验：让不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越；这种比较动能大小的研究方法是；（3）要探究动能与速度的关系应选用图，结论是；（4）甲，乙两图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是小球在水平面，结论是；（5）如图丁所示是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，由“十次车祸九次快”、“安全驾驶莫超载”可知事故的原因是超载或超速。用甲、丙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。12、如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C离沙地高度相同.现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。（1）根据A、B、C三个小球在沙地中下陷的深度可以判断出释放前球的重力势能最大；（2）比较球A、C可得出结论；（3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为；（4）小球在下落过程中，重力会对小球做功，则重力对小球做功大小与时间关系图应是。A．B．C．D．

第五章简单机械与功第4节机械能第10课时拓展10机械能实验探究过关检测1、如图1是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图。其中，mA=mB＜mC，hA=hC>hB。（1）实验中，探究的动能是指（填序号）A．小球在斜面上时的动能 B．小球撞击木块时的动能C．小球撞击木块后的动能 D．木块的动能（2）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。（3）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图1中的A所示，设木块克服摩擦力所做的功为W，小球与木块碰撞前的动能为E，则EKW（选填“大于”、“等于”或“小于”）（4）实验结束后，该同学拿走木块，先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放，如图2中的甲，记录小球在不同表面上滑行到静止的距离（如图乙），根据此现象，小刚得出了动能与速度有关的结论。你认为该同学实验方案是否合理，（合理/不合理）。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小球运动距离最近较远最远【答案】B速度大于不合理【解析】（1）实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能。（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，题中质量相同，高度不同，会使小球到达水平面的速度不同，所以是为了研究动能大小与速度的关系。（3）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块时，会有能量损失，所以EK大于W（4）该同学拿走木块，先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放，高度不同，接触面粗糙程度不同，所以摩擦力不同，没有做到控制变量，所以不合理。2、小明同学在做“探究物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图所示的实验，用一条没有弹性的细绳吊着一个实心铁球制成单摆，将一滑块放到滑槽上并使之左端刚好在悬点O的正下方，小明进行了以下三步实验操作：步骤一：将铁球挪到a点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s1；步骤二：把滑块摆放到原处，将小球挪到b点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s2；步骤三：换一等体积的实心铝球，将铝球挪到b点位置静止释放，打到摆放在原处的滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s3。（1）小明同学进行“步骤一”和“步骤二”的实验，是想探究动能大小与的关系；（2）该实验中物体的动能是指（选填序号）；A．小球在撞击滑块前的平均动能 B．小球撞击滑块时的动能C．小球撞击滑块后的动能 D．滑块的动能（3）请你根据已学的知识判断，s2和s3的大小关系是：s2s3（选填“大于”“小于”或“等于”），由此可得出结论：。【答案】速度A大于速度相同时，质量越大，动能越大【解析】（1）小明同学进行“步骤一”，将铁球挪到a点位置静止释放，和“步骤二”的实验，其步骤为将小球挪到b点位置静止释放，高度不同，重力势能转为为动能不同，故撞击时的速度不同，动能的大小不同，故探究的是动能的大小与速度的大小关系。（2）实验中动能指的是小球撞击前的动能，因为动能是运动时产生的能量，而能量是对外做功的本领，而只有撞击时，小球对滑块做功，故A符合题意。故选A。（3）等体积的实心铁球和铝球相比，铁的密度大于铝，故铁的质量大于铝球的质量，质量越大，速度相同时，铁球的动能大于铝球的动能，动能大的对滑动做功也越多，故s2大于s3；从同一位置释放，撞击前的速度相同，铁球的质量大，动能大，故得出的结论是速度相同时，质量越大，动能越大。3、图甲是某同学探究动能大小与速度关系时的实验场景：斜面上有两个完全相同的平行轨道，将两小球①、②从轨道上由静止释放，与放置在水平木板上的两个相同木块甲、乙发生碰撞，两个木块初始位置到斜面底端的距离相等。(1)为完成实验，应使两个质量的小球从轨道上高度由静止释放。（均选填“相同”或“不同”）(2)由图甲场景可知，碰撞木块前瞬间，小球（选填“①”或“②”）的动能较大，两木块通过A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为fA、fB，则fAfB（选填“＞”、“=”或“＜”）。(3)图乙是某次实验的场景：将两小球从图中E、F处由静止释放，最终木块甲从水平木板的右端滑出，该同学用质量更大的木块丙替换木块甲后继续此次实验，将两小球仍从图中E、F处由静止释放，木块丙未滑出木板，请分析评估该方案。【答案】相同不同①=见解析【解析】(1)探究动能大小与速度关系时，应控制质量不变，改变速度，故应使两个质量相同的小球从轨道上不同高度由静止释放。(2)图甲中，碰撞木块前瞬间，小球①是从较高的高度滑下的，速度较大，动能较大，因为木块被①撞的远，说明小球①的动能大。两个木块的质量相等，对水平面的压力相等，接触面的粗糙程度相同，滑动摩擦力相同，即fA=fB；(3)[5]该方案不合理，没有保持物块质量相等，没有将物块乙也替换为木块丙。4、小科同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：（1）弹簧弹性势能的大小是通过来衡量的；（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验。并先后改变之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录；（3）物体M从P点运动到O点过程中，弹性势能转化为物体的能，物体M机械能（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】物体M被弹出的距离相同AP动变大【解析】（1）实验中弹性势能的大小时通过物体M被弹出的距离来间接反映的，这用到了转换法。（2）探究弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系时，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同(即相同的弹簧)，改变弹簧长度变化量，即AP间的距离；弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，所以必须测出OQ间的距离；为了使结论具有普遍性，应改变弹簧长度变化量，即AP间的距离，多测几组数据。（3）物体M从P点运动到O点过程中，由于接触面光滑，整个装置的机械能是守恒的；弹簧的形变程度变小，弹性势能变小，物体M的速度变大，质量不变，动能变大，高度不变，重力势能不变，所以物体M的机械能变大。5、某同学做“研究影响摆动周期的因素”的实验，已经有如下的实验器材较长的细线、质量为的100g和50g小球、铁架台、夹子，实验记录如下：实验序号摆线长度（米）摆球质量（克）摆动幅度连续摆动20次的时间（秒）摆动周期（秒）10.2550半拳宽20120.25100半拳宽20130.2550一拳宽20140.250半拳宽160.850.2100一拳宽16（1）完成表格中“摆动周期”的填写；（2）分析比较实验序号可以得出：当摆动幅度和摆线长度不变时，摆动周期与摆球质量无关；（3）分析比较实验序号1和3可以得出：当摆线长度和摆球质量不变时，摆动周期与无关；（4）分析比较实验序号2和4可以得出：当时，。【答案】0.81和2摆动幅度摆动幅度和摆球质量不变摆动周期与摆线长度有关，摆线越长，摆动周期越大【解析】（1）由表格数据可知，第5次实验时，连续摆动20次的时间为16s，则摆动周期。（2）由表格数据可知，摆动周期可能与摆线长度、摆球质量、摆动幅度有关，要得出“当摆动幅度和摆线长度不变时，摆动周期与摆球质量无关”的结论，应控制摆动幅度和摆线长度不变，改变摆球质量，表格中实验序号1和2符合。（3）分析比较实验序号1、3可知，摆线长度相同，摆球的质量相同，摆动幅度不同时摆动周期相等，故可得结论：当摆线长度和摆球质量不变时，摆动周期与摆动幅度无关。（4）分析比较实验序号2和4可知，摆动幅度相同，摆长不同，摆动周期不同，且摆长越长，摆动周期越大，故可得结论：当摆动幅度和摆球质量不变时，摆动周期与摆线长度有关，摆线越长，摆动周期越大。6、小科同学用如图所示的实验装置探究“运动和力的关系”。（1）小科先将毛巾铺在水平面上，让小车从图中A点由静止滑下，在滑至水平面的过程中，小车的重力势能转化为；到达水平面后，小车继续前进，在B点停止运动；（2）小科将毛巾换成棉布，让同一小车仍从同一斜面上的A点由静止滑下，目的是，观察到小车会在B点的（选填“左”或“右”）侧停止运动；（3）再将棉布去掉，重复上述步骤，当小车在水平木板上运动时，受到（选填“平衡力”或“非平衡力”）；通过实验分析可知，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面运动的距离越；（4）这三次实验中摩擦力对小车做的功（选填“相等”、“不等”或“无法判断”）；这个实验（选填“能”与“不能”）解释交通警示语“雨天路滑减速慢行”。【答案】动能保持小车到达水平面的初始速度相同右非平衡力远相等能【解析】（1）让小车从图中A点由静止滑下，质量不变，高度变小，即重力势能变小，速度变快，动能变大，所以重力势能转化为动能。（2）小车到达底部的速度与高度有关，让同一小车仍从同一斜面上的A点由静止滑下，目的是为了保持小车到达水面的初始速度相同。毛巾比棉布更粗糙一些，阻力更大一些，小车在毛巾表面运动的距离更远，所以观察到小车会在B点的右侧停止运动。（3）当小车在水平木板上运动时，水平方向只受到阻力作用，做减速运动，所以受到非平衡力。通过实验分析可知，小车在毛巾表面受到的阻力最大，在水平面运动的距离最短，在木板表面受到阻力最小，运动距离最远，故水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面运动的距离越远。（4）小车在水平面的初始速度相同，即动能相同，最终克服摩擦力停下来动能变为0，动能全部做了功，所以这三次实验中摩擦力对小车做的功相等。这个实验的结论告诉我们，在初始速度相同时，阻力越小，物体运动距离越远，越难以停下来，故可以解释交通警示语“雨天路滑减速慢行”。7、水平桌面上滚动的小球离开桌面后，会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上，如图甲所示。小球在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢？小明提出了以下三个猜想：猜想1：与小球离开桌面时的速度有关；猜想2：与小球的质量有关；猜想3：与小球离地面的高度有关；（1）为了使小球向前运动，小明设计如图乙所示的实验装置，将一根轻质弹簧固定在A点，小球将弹簧压缩到C处后由静止释放，则小球在弹簧推力的作用下向前滚动，在此过程中，弹簧的能转化为小球的能；（2）为了验证猜想1是否正确，小组成员进行如下实验：保持小球质量和离地高度不变，将弹簧压缩到不同的长度，小球离开弹簧后，将获得不同的速度，发现小球水平飞行的距离不相同。这说明猜想1是（选填“正确”或“错误”）的；（3）小明接下来想探究猜想2，仍采用图乙的装置，用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，由静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系；你认为小明的方案存在的问题是，请你为小明设计一个正确的方案：；序号质量m/g速度v/cm·s-1离地高度H/cm水平飞行距离s/cm110555210520103105451541058020（4）小华按正确的方法探究了猜想3，并记录数据，根据表中数据，可以得出结论：当小球质量和离开桌面的速度一定时，小球离地面的高度H为cm时，小球水平飞行的距离s为30cm。【答案】弹性势动正确没有控制小球的速度相同让质量不同的小球从同一斜面的同一高度自由滑下180【解析】（1）小球将弹簧压缩到C，释放前弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，释放后，小球在弹簧推力的作用下向前滚动，小球具有动能，所以此过程中弹簧的弹性势能转化为小球的动能。（2）要验证猜想1是否正确，即小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关，需要控制小球质量和离地高度不变，改变小球的速度，实验中弹簧被压缩到不同的长度，小球离开弹簧后，获得的速度不同，发现小球水平飞行的距离不相同，说明小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关，所以猜想1正确。（3）要探究猜想2，即小球在水平方向飞行的距离与小球的质量有关，需要控制小球的速度和离地高度不变，改变小球的质量，实验中用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，弹簧的弹性势能一定，静止释放后小球的动能相同，但由于质量不同，速度也不相同，故不能比较小球水平飞行的距离与质量的关系。为了保证不同质量小球的初速度相同，可以让质量不同的小球从同一斜面的同一高度自由滑下，再观察小球水平飞行的距离。（4）根据表格数据知离地高度H由5cm增大到20cm，变成原来的4倍，水平飞行距离s由5cm增大到10cm，变成原来的2倍，依此类推离地高度H由5cm增大到45cm，变成原来的9倍，水平飞行距离s由5cm增大到15cm，变成原来的3倍，离地高度H由5cm增大到80cm，变成原来的16倍，水平飞行距离s由5cm增大到20cm，变成原来的4倍，由此可以得出离地高度H变成原来的n2倍，水平飞行距离s变成原来的n倍，所以当小球水平飞行的距离s为30cm时，是原来5cm的6倍，离地高度H变成原来的62=36倍，即小球离地面的高度H=36×5cm=180cm。8、小明在实验室看到一科学玩具——牛顿摆，如图1甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。这引发了小明的思考：为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？于是他提出问题：被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？接着他做出以下猜想：①可能与撞击球撞击时的速度大小有关；②可能与撞击球的数量多少有关；将牛顿摆等效为单摆模型，如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），由静止开始释放。释放后，A球向右摆动过程中，将能转化为动能。（2）探究猜想①时，必须先控制每次撞击球的相等，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是：。释放后，当钢球A以不同速度发生碰撞时，每次均仅有E球被撞出，由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度（选填：“有关”或“无关”）。（3）通过上述实验，小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出，于是他向老师请教，老师说：牛顿摆的钢球间发生碰撞时，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解，小明继续探究猜想②，将A、B两球作为撞击球紧挨着，拉起一定高度后同时释放，A、B球向右摆动并与C球相撞，则此时可观察到的现象是如图2中的（选填：“甲”、“乙”或“丙”）；请阐述你选择的理由：。【答案】重力势数量将A球拉至不同的高度由静止释放无关乙见解析【解析】（1）释放后，A球向右摆动过程中，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能。（2）探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时，需要控制撞击球的数量相同，改变撞击球的速度的大小，即将A球拉至不同的高度由静止释放。当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出，这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关。（3）由图1乙可得：5个完全相同的钢球说明每个钢球的质量相同；5个球紧挨着排列在同一水平直线上，高度相同，则5个球的重力势能也相同；由于撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，说明A球刚撞击B球时与球E刚摆动时具有相同的动能，即BCD球在传递速度的过程中机械能守恒。将A、B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，即摆动球的速度与撞击球的速度相等，而在传递速度的过程中机械能守恒，即摆动球的质量和撞击球的质量相等，所以会有两个球被弹起，故乙正确。9、某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1<h2<h3。（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过来反映的。（2）比较两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。（3）比较A，C两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：。（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径（选填：“有关”或“无关”）。（5）小球在下落过程中，将转化为能。【答案】球陷入沙面的深度A、B当物体的质量相同时，所处高度越高，物体的重力势能越大无关重力势动【解析】（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映。（2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙面的深度更大，由此可得出结论：当所处高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。（3）比较A、C两球，两球的质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入沙面的深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大。（4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同时，但陷入沙面的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。（5）小球在下落过程陷入沙面之前，高度减小，速度增加，将重力势能转化为动能。10、为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用图示装置进行实验，B处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后由静止释放小球甲，使小球甲撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于B点右侧同一位置，忽略小球碰撞时的能量损失。（1）小明每次应将弹簧压缩（相同/不同）的长度，再释放小球甲，通过比较各次实验中，从而判断弹簧弹性势能的大小；（2）每次实验中，小球甲和纸盒克服摩擦力做功（相同/不同）；（3）图示实验中，将小球自A处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于C处，此过程中小球动能最大的位置在（之间/B点/之间）；（4）在完成实验后，小明又找来一个质量更大的小球乙，用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一纸盒，得到甲、乙球与纸盒一起移动的距离分别为和，则和的大小关系为。【答案】不同纸盒移动的距离不同AB之间【解析】（1）小明每次应将弹簧压缩不同的长度，再释放小球，松开后小球碰到同一位置的相同纸盒上，小球推动纸盒前进，小球的动能越大，纸盒被推动的距离越远，因此比较纸盒被推动距离的大小，可以比较弹性势能的大小。（2）由于小球和纸盒运动的距离不同，根据W=Fs可知，克服摩擦力做功不同。（3）将小球自A处由静止释放，小球在AB之间运动时水平方向受弹力和摩擦力作用，动能最大点应是速度最大的时候，即弹力与摩擦力相等的时候，故应在AB之间。（4）因为压缩同一根弹簧至相同位置，所以弹簧的弹性势能相同，离开弹簧后小球具有的动能相同，且小球的动能全部转化为推动纸盒所做的功，两次小球推动纸盒所做的功相同，即s1=s2。11、如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素