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专题 08 机械能相关实验
【知识储备】
探究1：探究动能与哪些因素有关
1、本实验研究是小车的动能与哪些因素有关。
2、本实验通过木块被推动的距离体现小车的动能，
此方法称为转换法。
3、图A是要探究动能大小与速度的关系，要探究动
能大小与质量的关系，应该将小车从斜面的同一高度静止释放。目的是控制小车速度相等，这
个过程中用到了控制变量法。
探究2：探究重力势能与哪些因素有关
1、本实验通过木桩下陷的深度体现重物的重力势能。
2、要探究重力势能与质量的关系，应将质量不同的重物
从相同高度自由下落，撞击木桩，比较木桩下陷的深度。
3、要探究重力势能与高度的关系，应将同一物体从不同
高度自由下落，撞击木桩，比较木桩下陷的深度。
探究3：探究弹性势能与弹性形变程度的关系
由实验可得到结论：相同条件下，弹性形变程度越大，弹性
势能越大
【专题突破】
1．图甲图实验是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，图乙图实验是探究“阻力
对物体运动的影响”的实验装置。
（1）甲、乙两个实验都是让物体从同一斜面相同高度静止放下，目的是让物体到达水平面的
相同，甲、乙两个实验都用到了实验探究中的两种重要方法：转换法和 。（2）甲组实验是探究动能和 的关系，结论 。
（3）在乙组实验中多次改变水平面的粗糙程度，当水平面粗糙程度越小时，小车运动越
，推理得出：如果水平面绝对光滑，小车将永远做 。
2．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让 a、b的两个小球分别从同一斜面上由
静止滚下，小球撞击放在水平木板上的同一木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离
后停止的位置。
（1）小球进入水平面时的动能是由 转化来的。实验时通过 来比较动能大小。
（2）分析甲图和乙图两组实验，可以探究动能与 有关。
（3）木块最终会停下来的主要原因是 ，在此过程中木块通过 方式把动能转化
为内能。
（4）根据乙图和丙图所示实验， （选填“能”或“不能”）比较出a、b两个小球哪个
质量更大，你判断的理由是 。
（5）如果木板过于光滑的，则更 （选填“利于”或“不利于”）完成本实验。
3．在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图甲、乙、丙所示，让质量为m、2m的两个钢球分
别从斜面上由静止滚下，钢球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动
一段距离后停止的位置。
（1）实验通过观察 来比较动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，将同一小球从斜面的不同高度由静止释放，这是为了探究动能大小与
的关系；
（3）比较甲、丙两图进行的实验，得出的结论是 。
（4）小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丁所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击回一木块，该实验方案是 （选填“可行”或
“不可行”），理由是： 。
4．如图是小明探究“动能大小与哪些因素有关”的实验装置。
（1）在探究小车速度对其动能的影响时，应保持 不变，使小车多次从 （选填
“相同”或“不同”）高度下滑进行实验。
（2）小明两次实验操作，第一次木块被撞得近，木块受到的摩擦力为 f ；第二次木块被撞得远，
1
木块受到的摩擦力为f ，则f f （选填“＞”“＝”或“＜”）。
2 1 2
（3）如果水平面绝对光滑，本实验 （选填“仍能”或“不能”）达到探究目的。
5．初三的小明同学学习完各种能量之后，对各种能量的大小特点产生了浓厚的兴趣。
（一）她猜想同一根弹簧具有的弹性势能大小可能与其形变量有关，于是进行如下实验：
①如图所示，把弹簧套在光滑竖直杆上，且底端固定在水平面上，用刻度尺读出并记录处于自
由状态时弹簧上端距水平面的高度h ；
0
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，读出并记录此时弹簧
上端到水平面的高度h ；
1
③释放小铁块，读出并记录铁块上升到最大高度时，铁块下端到水平面的高度h ；
2
④改变弹簧的压缩长度h ，重复以上步骤请你解答：
1
实验次数 h /m h /m h /m 小铁块上升的距
0 1 2
离Δh/m
1 0.50 0.40 0.55
2 0.50 0.30 0.60
3 0.50 1.55 1.35
4 0.10 2.50
（1）弹簧每次被压缩时的形变量的表达式为 （用所测物理量的符号表示）；
（2）弹簧弹性势能的大小是通过 来间接反映的；
（3）根据表中数据得到的结论是同一根弹簧弹性势能的大小与 成正比；
（二）意犹未尽的小明又探究起了动能的大小，她在咨询了的物理老师后，得知物体动能 E 的
A
1
计算公式是 mv2。于是她让质量为m的物块以初速度v 在粗糙的水平面上运动，经过多次实验，
0
2测出多组不同的初速度v 与滑块在水平面上滑行对应的最大距离s，对数据进行分析后，解答下
0
面的问题：
1
（4）由动能E 的计算公式 mv2知，对动能影响较大的是 （选填“质量”或“速度”）
A
2
（5）当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离为1m，则当物块的初速度为4m/s时，滑行的
最大距离是 m；
（6）已知在水平面上运动的物块受到的摩擦力大小与压力成正比，则当物块初速度相同，增加
物块的质量，物块滑行的最大距离 （选填“增大”或“减小”或“不变”）。
6．如图所示，是研究动能的大小跟哪些因素有关的实验，让钢球从斜面上滚下，打到一个木块上，
观察木块被推的距离。
（1）让同一钢球从不同的高度滚下时，原来的位置越高，滚到斜面下端时 越大，把木块
推得越远，说明在钢球质量相同的情况下，钢球的 越大，动能越大。
（2）让质量不同的钢球从同一高度滚下，滚到斜面下端时速度相同，钢球的质量越大，把木
块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的质量越大，动能越 。
（3）从这个实验可以得出结论：运动物体的质量越大，速度越大，其动能越
（4）下表中记录了用甲、乙两球分别进行实验的数据。由表中数据可知：甲球的动能
（选填“大于”“小于”或“等于”）乙球的动能；在质量和速度两个物理量中，对动能影响
较大的是 。
小球 小球质量 小球碰撞物体A时的速度 物体A被推动的距离
甲球 2m v S乙球 m 2v 2S
7．小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的 A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表
面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球
在光滑管道中运动的能量损失不计）。
实验数据如下表：
实验序号 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的深
度/m
① A 200 0.5 0.1
② B 400 0.5 0.25
③ C 200 1 0.2
④ D 200 1 0.2
（1）本实验中，采用的研究问题的方法是 和 法。
（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过 来反映的。
（3）为验证猜想二，应比较 和 （填实验序号），得到的结论是：当物质量相同
时，高度越高，重力势能越 （选填“大”或“小”）。
（4）比较①②，可以验证猜想 （选填“一”、“二”或“三”）。
（5）比较③④，得到的结论是 。
（6）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能（E ）的表达式“E ＝mgh”，并去办公室
p p
询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙
表面的动能，其中B球的动能为 J．（忽略空气阻力，g＝10N/kg）
8．如图所示，小球在不同场景做不同物理运动。请你根据所给条件回答以下问题。（1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速
1
度为v ，此过程 能转化成 能，关系式mgh= mv2成立，则一个物体从高0.2m的
0
2
光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为 m/s。（g＝10m/s2）
（2）如图乙，将物体以一定的初速度v 沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水
0
平方向做匀速直线运动，则水平方向的距离公式为 （用图中字母符号表示），在竖直方
1
向下落得高度y= gt2，则y与t2的关系可用丙图中的图线 表示。
2
9．已知质量不变时，物体的重力势能与高度成正比。现有一小球从离地面高度为 H的空中由静止
开始下落。
（1）若小球在下落过程中不受任何阻力，当小球的重力势能和动能相等时，物体离地面的高度
H
记为h ，则h （填“＞”、“＝”或“＜”）。
1 1
2
（2）若小球在下落过程中要受到的空气摩擦阻力，当小球的重力势能与动能相等时，物体离地
H
面的高度记为h ，则h （填“＞”、“＝”或“＜”）。
2 2
2
10．在探究“物体动能与其速度大小关系”的实验中，如图所示，同一个小车分别从同一斜面的不
同高度由静止滑下，撞击静止在水平木板上的同一木块，木块被撞后在相同木板上运动一段距
离后停下来，请你回答下列问题：
（1）小芳正确操作实验，观察到小车滑下的高度越高，木块运动的距离越 ，说明木块被撞后动能越 。木块在木板上运动过程中，第一次受到的摩擦力为 f ，第二次受到的摩擦
1
力为f ，则f 与f 的大小关系是f f （选填“＞”、“＜”或“＝”）
2 1 2 1 2
（2）小芳利用上述器材探究“阻力对物体运动的影响”，为了完成该实验，还需要增加的器材
有 （选填“砝码”、“毛巾”或“弹簧测力计”）。每次让小车从同一高度由静止滑下，
记下木块最终停在不同水平面上的位置，可知木块受到的阻力越小，运动的距离越 。
