2019年中考物理实验专题复习 - 探究物体的动能（重力势能、弹性势能）大小跟哪些因素（答案解析）

【分析】（1）实验中把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离来反应小球的动能； （2）两个球的质量相同，放置的高度不同，它们到达斜面底部的速度不同，由此分析解答。 【解答】解：

（1）实验中物体动能的大小是通过小球撞击木块移动的距离来反映的，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大；

（2）物体的动能与质量和速度有关，图甲和乙两次实验小球质量相同，甲中小球放置的高度大，滑到水平面时速度大，将木块推的距离大，说明甲中小球动能大，由此可知动能大小与物体的速度有关。

故答案为：（1）大；（2）速度。

【点评】实验采用了转换法的思想，小球动能的大小，通过平面上木块被撞击的距离来体现； 实验采用了控制变量法的思想，研究动能与质量的关系时，控制速度相同，研究动能与速度的关系时，控制质量相同。

5．（2018?荆州）为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。

（1）若要探究动能大小与速度的关系，应选择图 乙 （选填“甲”、“乙”）进行实验。木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力 不变 （选填“变大”、“变小”或“不变”），克服摩擦力做功的功率 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？ 不能 ，原因是 木块做匀速直线运动 。

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【分析】（1）同一小车保证了质量相同，从斜面的不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，木块被撞后移动的距离越远，推力做功越多，就可以说明木块的动能越大，从而得出质量相同时，速度越大的物体动能越大；水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关；根据P=fv分析解答； （2）由牛顿第一定律内容分析回答。

【解答】解：（1）若要探究动能大小与速度的关系，控制物体的质量不变，改变物体的速度，应选择图乙图进行实验。木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不变，滑动摩擦力不变；克服摩擦力做功的功率P=fv可知，滑动摩擦力f不变，速度减小，木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率变小； （2）如果水平面绝对光滑，小球推木块运动时，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去；木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定，所以小球动能的大小就无法比较。

故答案为：（1）乙；不变；变小；（2）不能；木块做匀速直线运动。

【点评】本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键。

6．（2018?辽阳）在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒，完成以下实验。

（1）通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近，可以得出结论：质量相同时物体的 速度 越大，动能越大。对比甲、乙两次实验还可以得出：质量相同时，物体位置越高，重力势能 越大 。在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力 相同 （选填“相同”或“不同”）

（2）如果做乙图实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下 C 方法（填写正确选项前的字母）。

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A．换用质量更小的钢球 B．给水平木板铺上毛巾 C．适当降低钢球的高度 D．换用一个较重的硬纸盒

（3）若要探究影响动能大小的另一因素，具体的操作方法是：选择两个 质量 不同的钢球，从同一斜面相同高度由静止滑下。

（4）小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码，设计了如图丙所示实验，探究影响滑动摩擦力大小的因素，通过比较甲、丙两次实验可得出：滑动摩擦力与 压力大小 有关。

【分析】（1）物体的动能与物体的质量和速度有关，在探究时需要利用控制变量法进行分析，即探究动能的大小与速度的关系时，需要控制小球的质量相同；

重力势能的大小与质量和高度有关；摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关； （2）实验中，小球到达水平面时的速度由小球的高度决定，通过调整高度可调整其速度，从而改变动能；

（3）即探究动能的大小与质量的关系时，需要控制小球的速度相同，选择不同质量的小球； （4）滑动摩擦力的大小与压力大小有关。

【解答】解：（1）通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近，可以得出结论：质量相同时物体的速度越大，动能越大。

重力势能的大小与质量和高度有关；对比甲、乙两次实验还可以得出：质量相同时，物体位置越高，重力势能越大。

在甲、乙两次实验中，硬纸盒对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同，因此所受滑动摩擦力相同。

（2）如果做乙图实验时，为防止造成硬纸盒损坏掉落，可适当降低钢球的高度，这样小球的动能减小，撞击纸盒后前进的距离变小，就不会掉落了。

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A．换用质量更小的钢球，不能与甲控制相同的质量，故A错误； B．给水平木板铺上毛巾，不能与甲控制相同的接触面，故B错误；

C．适当降低钢球的高度，小球的动能减小，撞击纸盒后前进的距离变小，就不会掉落了，故C正确；

D．换用一个较重的硬纸盒，则可能推动的距离过小，无法正确判断动能的大小，故D错误。 故选：C。

（3）物体的动能与物体的质量和速度有关，若要探究影响动能大小与质量的关系，操作方法是：选择两个质量不同的钢球，从同一斜面相同高度由静止滑下。

（4）小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码，探究影响滑动摩擦力大小的因素。由于纸盒对水平面的压力不同，所以通过比较甲、丙两次实验可得出：滑动摩擦力与压力大小有关。 故答案为：（1）速度；越大；相同； （2）C；（3）质量；压力大小。

【点评】在解决多因素问题时常利用控制变量法进行分析，对于动能的大小研究常采用转化法进行分析。

7．（2018?潍坊）某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：

①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；

②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度 h1；

③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；

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