第11章 功和机械能 实验专题

1、某小组同学研究物体做功快慢与哪些因素有关，他们分别用九台小电动机匀速提起不同的重物，利用相关仪器测出做功时间、重物的重力和提起的高度，并通过计算得出电动机做功的多少。

该小组同学把九台小电动机分成三组，观察到每组的做功快慢相同，且第一组做功最快，第二组其次，第三组最慢。

实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。

实验序号做功（焦）做功时间（秒）实验序号做功（焦）做功时间（秒）实验序号做功（焦）做功时间（秒）1 5 2.5 4 5 4.0 7 4 4.02 10 5.0 5 10 8.0 8 8 8.03 15 7.5 6 15 12.0 9 12 12.0（1）分析比较实验序号___________________________的数据及相关条件，可得出的初步结论是：做相同的功，电动机所用时间越短，做功越快。

（2）分析比较实验序号4与7（或5与8，或6与9）的数据及相关条件，可得出的初步结论___________________________________________________________________。

（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及相关条件，并归纳得出结论。

（a）分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：_________________________________________________________________________。

（b）分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：_________________________________________________________________________。

2、学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。

（1）实验原理是：_________________（写公式）。

（2）需要测量的物理量有下落时间、_____________和___________（写出物理量）。

相应的测量工具为秒表、__________和__________。

（3）如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次，若测得纸锥在A、B两位置间的实际距离为6.40cm，则此AB过程中，纸锥的下落速度为_______cm/s．（4）下列关于纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的图像中正确的是（）3、跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。

（1）用体重计测量自己的质量m；（2）估测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；（3）用（填测量器材）记录跳n次所用的（填物理量与其对应字母）。

（4）数据处理：①自己所受的重力G= ；②每次克服重力所做的功W=Gh= ，则跳n次所做的总功W总= nW = ；③则平均功率P= 。

（5）两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则（）A．频率相同，体重大的功率大B．频率相同，跳的时间长的功率大C．体重相同，频率高的功率小D．体重相同，跳的时间长的功率大（6）小华要想提高跳绳测试的成绩，请你从物理学角度为他提出一条合理的建议：。

4、学校新购了一箱物理器材，小云同学将它从一楼搬到三楼，小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率。

（1）实验器材：___________、___________、___________。

（2）小彬同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（）A．测出箱子的质量m B．测出楼梯的总长度LB．测出一楼到三楼的竖直高度h D．测出小云上楼所用的时间tE．算出小云搬运箱子的功率p（3）小云搬运器材过程中对箱子做功的功率的表达式是p=______________________（4）请你帮小彬设计一个记录实验数据的表格。

5、在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，学习小组利用斜面、小球、木块等器材开展了探究活动。

让铁球从同一光滑的斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平木板上的木块相碰，铁球与木块在水平面上共同移动一段距离后静止。

（1）该实验是通过观察木块被撞击后所移动的距离来比较铁球动能的大小。

木块被撞击后移动的距离越大，表明撞击它的物体越大。

（2）要探究动能大小与物体速度的关系时，应选用两图。

（3）实验中要保证铁球到达水平面时的速度相同，应选用两图。

（4）比较甲、丙两图，得到的结论正确的是。

A．速度不同的物体，质量越大，动能就越大；B．速度相同的物体，质量越大，动能就越大；C．质量不同的物体，运动速度越大，动能就越大；D．质量相同的物体，运动速度越大，动能就越大。

6、利用如图所示的装置探究物体的动能大小与哪些因素有关。

将小球A、B 分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。

图中的摆长l都相同，θA=θB，θB<θB'，球A、B 的质量分别为m A、m B（m A<m B）。

（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的无关。

（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论:。

（3）图乙中小球B到达最低点时的速度（选填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达最低点时的速度，如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论:。

7、某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1<m2=m3，实验的情景如图所示。

（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是（选填“转换法”或“类比法”）。

（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的有关。

（3）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的二次方t2的数据如下表，分析数据，写出h与t2的关系式为。

实验次数 1 2 3 4 5 6h/m 2.45 4.9 7.35 9.8 12.25 14.7t2/s2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.08、小伟猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图所示的实验，让小球沿同一光滑斜面向下运动，与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止．（1）图甲是控制两球的相等，探究的是动能与的关系，得出的结论是：；（2）图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的．选用图乙探究的是动能与的关系，得出的结论是：．9、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，能将木块撞出一段距离．如图甲所示．请回答下列问题：（1）从同一高度由静止释放的目的是，该实验的目的是研究铁球的动能大小与（选填“质量”或“速度”）的关系．（2）该实验是通过观察的大小，来说明铁球对木块做功的多少．（3）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量相同的铁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进行比较．可以研究铁球的动能大小与（选填“质量”或“速度”）的关系．（4）该同学还想用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球的动能大小与质量的关系，这个设计方案是（选填“正确”或“错误”）的，原因是．10、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处静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H处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两球陷入沙坑的深度分别为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A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：________________；（3）比较______两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落高度越大物体重力势能越大；（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）小球在下落过程陷入沙面前，将重力势能转化为____能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为_____能.11、在探究弹性势能跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关．为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一个，设计了如实验次数使用的弹簧被压缩后弹簧的长度/cm 木块移动的距离1 弹簧A 5 S12 弹簧A 8 S23 弹簧B 5 S34 弹簧B 8 S4（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法．下列实验中用到此方法的是__________（填序号）①探究“杠杆的平衡条件”②探究“不同物质吸热升温属性”（2）请将探究猜想一的方案补充完整：将__________（“两根不同”、“同一根”）弹簧压缩__________（“相同”、“不同”）长度，放手后，小球被弹出，测出推动木块移动的距离进行比较．（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的__________能．（4）为了探究猜想二，可选用实验次数②和__________的数据进行计较分析，若__________，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．12、将一个篮球向地面抛去，球被地面弹起落下，又弹起落下，再弹起落下……为了研究球弹起落下的规律，某同学用白纸记录了相邻三次球在地面上留下的球印如图A、B、C所示。

（1）观察图示的球印，按时间先后排列球印的顺序是：____________。

（2）简述你的理由：______________________________________。

13、体育课上老师安排男女同学各自分组打篮球，小华发现男女同学组的篮球落地后都会反弹，但反弹的高度不同。