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【期末专项】专题4：探究动能的影响因素 实验探究题
一、实验与探究题
1．小科利用自制的实验装置(如图甲)探究物体动能大小的影响因素，实验过程如下：
①取2条相同的带凹槽轨道，用双面胶将软尺固定在轨道侧壁；
②将两条轨道平行固定在水平桌面上，钢球可在轨道上自由滚动；
③取两个完全相同的小钢球，置于图甲所示不同初始位置；
④一只手固定木尺一端(O点)，另一只手向前推动木尺，使木尺绕着O 点旋转；
⑤当木尺旋转至与轨道垂直(虚线位置)时停止推动，同时释放两个小球；
⑥测量 ，比较小钢球动能的大小。
（1）请将⑥横线上“ ”处的内容补充完整：　 　。
（2）小科探究的是动能大小与小球　 　的关系。
（3）图乙是教材中探究物体动能大小的影响因素的装置。相比较图乙装置，图甲装置的优点是　 　。
（4）实验时发现，两个圆柱体在轨道上滑行的距离相同(均未滑出轨道范围)，且圆柱体1的质量大于圆柱体2。结合该现象，能否判断两小球的动能大小关系 请说明理由：　 　。
2． 动能的大小与哪些因素有关呢？小滨用相同的斜面、长木板和木块，两个不同质量的小球，设计了如图所示的甲、乙、丙三次实验，测量出每次实验中木块移动的距离，再通过比较分析得出结论。
（1） 小滨通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的（ ）相同
A．研究磁场时用磁感线表示
B．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同
C．电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流可以通过电路中的灯泡是否发光去确定
（2）实验中观察到木块移动的距离图丙比图甲短，可得出的结论是　 　。
（3）丙组实验时，小球的质量为，木块的质量为，木板与木块之间的摩擦力为木块重力的倍，若不计撞击时能量的损耗，则木块被撞击后，在木板上移动的距离为　 　。（用字母表示）
3．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟质量有关；
【进行实验】他们做了如图甲、乙、丙所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽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；
（1）【分析论证】分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：　 　；
（2）【实践应用】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”）行驶时危险性更大的原因；
（3）【评估交流】如果换用图丁所示装置进行实验，选择合适的器材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；
（4）他们由此还联想到牛顿第一定律的实验，让同一小车沿同一斜面的同一高度由静止开始向下滑下，在粗糙程度不同的水平表面运动直至停止；在水平运动的整个过程中，小车在玻璃、毛巾表面克服摩擦力做功的功率分别为P1、P2，则P1　 　P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
4．在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图a、b、c所示，让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上自由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的纸盒，使纸盒滑动。
（1）小球动能是由　 　能转化来的；
（2）本实验通过　 　反映小球动能的大小；
（3）可否通过比较b、c两图得出实验结论？理由是　 　；
（4）实验，应选择表面　 　（选填“光滑”或“粗糙”）的水平木板。
5．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小金设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）该实验中的研究对象是　 　；
（2）甲、乙、丙三次实验中，通过比较　 　来比较小球的动能大小；
（3）在图甲、乙中，，若，则可得出结论　 　；
（4）小金又利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为，运动到槽的末端速度也都为小球通过凸形槽的时间为，B小球通过凹形槽的时间为，则　 　（填“＜”、“=”、“＞”）。
6． 小柯在探究物体动能与哪些因素有关的实验中，让小球分别从同一斜面上由静止开始滚下，小球滚动到同一水平面时与同一木块相撞，停在图中所示位置。
（1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较　 　来比较小球的动能大小。
（2） 选择甲、乙两次实验进行比较，可以得到的结论是 　 　。
（3）小柯完成上述实验后，选用上述部分材料继续探究物体重力势能大小与质量的关系，实验设计如图1所示。
小妍认为小柯的实验设计不合理，应该设计成图2所示实验。你赞同哪位同学观点，请说明理由： 　 　。
7．小科同学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”。他先将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球运动到竖直位置时，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，球A、B的质量分别为、（）。
请回答：
（1）小科进行了甲、乙两组实验，是研究　 　对动能的影响。
（2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成的位置，然后都由静止释放。他这样做的主要目的是　 　。
（3）小科发现丙组木块C撞击最远，比较乙、丙实验，得出的结论是　 　。
（4）将水平桌面改成光滑平面，是否也能得出结论，请说明理由　 　。
8．下图是小科探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置。斜面及水平面上的木板、木块均相同。
（1） 小科通过观察木块移动的距离远近来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的____相同
A．根据水升温的多少判断食物含有的能量的多少
B．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同
C．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙
D．通过灯泡的亮暗判断实际电功率的大小
（2） 实验中小球从斜面滚下撞击木块，木块在水平木板上移动过程中水平木板对木块的支持力　 　(选填“做功”或“不做功”) 。
（3）小科在探究“动能大小与质量关系”的实验中，按图丙操作时木块被撞后会滑出木板掉落，移动距离无法测量。之后小科将丙图小球移至1.5h高度处静止释放，测出木块滑动距离，该实验能否与乙实验对比得出相应结论，并说明理由
（4） 小科联想到牛顿第一定律实验中也用到了斜面，让同辆小车从同一斜面顶端静止滑下，不计空气阻力，比较小车在不同表面滑行的距离(如下表所示) ，小车在三个表面克服摩擦力做功 　 　(选填“相等”、 “不相等”或“无法判断”)。
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
9．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中：
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）小明通过图甲的实验，通过比较　 　来比较小车具有的动能大小。
（2）通过图甲能得出的实验结论是　 　；
（3）小华在设计动能与质量关系实验中，认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，把小车的动能转化为小车克服摩擦力做功，最后比较小车的最终位置也能得出结论。但多次实验后均得到如图乙所示的实验情形，与书本实验结论不一致。请你分析可能的原因　 　。
（4）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(如上表所示)，小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力所做的功 　 　(填“相等”或“不相等”)。
10．为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图1所示的探究活动。
（1）若水平面绝对光滑，本实验将　 　(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
（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，应如何操作 　 　。
（4）某同学用如图-2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的钢球从不同高度( 由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种方法　 　(选填“正确的”或“错误的)
11．为探究动能大小的影响因素，山山采用大小相同质量不同的小球利用图甲所示装置完成实验获得部分实验数据如表。（实验中忽略图钉插入橡皮泥中的摩擦力不同的影响及碰撞时的能量损耗）
实验组别 球质量/克 球释放高度/厘米 图钉起始插入深度/厘米 图钉碰撞后深度/厘米
① 5 50 0.5 2.5
② 15 50 0.5 6.5
③ 20 50 0.5 8.5
④ 5 40 0.5 2.1
（1）本实验通过　 　反映小球的动能大小。
（2）①②③组中，小球从同一高度静止释放的目的是　 　根据①②③数据可以得到的结论是　 　
（3）根据①④可以解释汽车　 　（选填“超速”或“超载”）会带来实际的危害。
（4）探究质量对动能大小的影响时，山山认为采用大小不同的小球进行实验，会导致撞击位置高低不同引起误差，秀秀认为可以采用图乙方式，假设所有图钉受到的阻力相同，然后根据所有图钉插入橡皮泥的总长度就可以比较小球动能的大小。你是否认同秀秀的观点，请说明理由　 　。
12．如图，在＂研究物体的动能与哪些因素有关＂的实验中，将三个小球先后从同一装置的高处滚下（），推动纸盒运动一段距离后静止。
（1）通过观察比较小球推动纸盒运动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的（　　）相同。
A．用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C．探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D．判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
（2）要研究动能与质量的关系，我们应选择　 　两图来进行比较；
（3）通过对比两次实验可得出结论是　 　
（4）为研究物体的动能与质量的关系，有同学设计了如图d装置，分别让BC两球压缩弹簧到同样的形变程度后自然释放（不考虑摩擦等能量损耗）。老师却否定了此方案，因为该操作会导致B球的初速度　 　（选填＂或＂）C球的初速度。
13．小科在做“探究物体的动能跟什么因素有关”的实验中，设计了如图实验。具体步骤如下：
步骤1：用一条没有弹性的细绳下方悬挂一个实心铁球，将一滑块放到滑槽上并使之左端刚好在悬点O的正下方；
步骤2：将铁球移到a点位置静止释放，撞到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离S1；
步骤3：将滑块摆放到原处，将铁球移到b点位置静止释放，撞到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离 S2；
步骤4：将铁球换成等体积的实心木球，将实心木球移到b点位置静止释放，撞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）小科进行“步骤2”、“步骤3”的实验目的是想探究动能大小与　 　的关系；
（2）小科发现滑块在滑槽上移动的距离 ，由此可得出的结论是　 　；
（3）实验中发现，S1和S2的距离差别不明显，请从实验操作角度对实验进行改进：　 　；
（4）这个实验中，利用滑块在滑槽上移动的距离来比较物体的动能大小。下列实例中与此实验方法相同的有　 　(填序号)。
①认识电流大小时，用水流进行类比
②探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，控制导体电阻不变
③用酚酞试液滴入溶液变色来判断溶液呈碱性
14．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中：
（1）如图甲，小明先探究动能大小与质量关系，他如何控制小车到水平面速度相同： 　 　；
（2）小华认为去掉木块，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。于是小华设计探究动能与质量关系的实验，通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形，据此她得出在速度相同的条件下，质量越大，物体具有的动能越　 　(选填“大”或“小”)，该结论与原实验结论有差异的原因：　 　.
（3）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丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行，并简述原因 答： 　 　。
15．在探究物体动能大小与质量的关系时，小科按课本实验步骤：让不同质量的小钢球从斜面上相同高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。
（1）小科认为课本方案难以操作，将斜面和水平面都改成了滑轨，将木块换成圆柱体块，方案迭代为1.0。这样改进的优点是　 　；
（2）小舟进行小科的方案时提出质疑：不同质量的小钢球从同一倾斜滑轨相同高度由静止滚下，到达底部时速度真的相同吗？他在倾斜滑轨的底部安装光控灯（当球滚过时，光控灯会亮起），进行三轨同步实验，方案迭代为2.0。使三个不同质量的小钢球分别从三个相同倾斜轨道的　 　（填“不同”或“相同”）高度由静止同时滚下，若出现　 　的现象，说明三个小球到达斜面底部时速度不相同；
（3）小舟查阅资料后发现这是由于小钢球体积不同所导致。如何在改变小钢球质量的情况下控制其体积不变，你的方法是　 　。
16．小科同学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”。他先将小球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，当小球运动到竖直位置时，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， 球A、B的质量分别为
请回答：
（1）小科进行了甲、乙两组实验，是研究　 　对动能的影响。
（2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成θ1的位置，然后都由静止释放。他这样做的主要目的是　 　。
（3）小科发现丙组木块C撞击最远，比较乙、丙实验，得出的结论是　 　。
（4）将水平桌面改成光滑平面，是否也能得出结论，请说明理由　 　。
17．为探究物体的动能影响因素，小科进行了实验如图，操作如下：将相同小球(质量m)置于相同斜面的不同位置 （）后静止释放，小球到达水平面后撞击初始位置相同的木块，使木块向右移动一段距离
（1）小科的实验是为了探究物体的动能大小与　 　有关。
（2）根据图中实验结果，得出的实验结论是　 　。
（3）如果实验过程中木块移动距离不明显，请提出一种改进实验效果的方法：　 　。
18．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图所示的实验。请回答下列问题：
（1）本实验是利用　 　来比较小球动能的大小。
（2）甲、乙两组实验研究的问题是　 　。
（3）实验后，同学们联想到在交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”。那么在影响物体动能大小的因素中，哪个因素的影响更大呢 于是利用上述器材进行了实验，得到的数据如下表。
实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下的高度h/ cm 木块被撞后运动的距离s/m
1 30 10 4
2 30 20 16
3 60 10 8
①在探究“超载”隐患时，应选择序号　 　的实验进行比较。
②分析表格中对应的数据可知：当发生交通事故时，　 　造成的危害更严重。
答案解析部分
1．【答案】（1）圆柱体被小钢球推动的距离
（2）速度
（3）图甲中小球不会脱轨，能准确撞击圆柱体
（4）能；实验中圆柱体1的质量大于圆柱体2，圆柱体1对轨道的压力大于圆柱体2，所以圆柱体1与轨道的摩擦力大于圆柱体2与轨道的摩擦力，而两圆柱体在轨道上滑动的距离相同，由W=fs知圆柱体1克服摩擦力做的功大于圆柱体2克服摩擦力做的功，所以钢球1的动能大于钢球2的动能
2．【答案】（1）C
（2）在质量相同时，物体的速度越大，动能就越大
（3）
3．【答案】（1）速度一定时，物体的质量越大，动能越大
（2）超速
（3）速度
（4）小于
4．【答案】（1）重力势
（2）纸盒移动的距离
（3）不能，小球质量和速度都不同，有两个变量
（4）粗糙
5．【答案】（1）钢球
（2）木块移动的距离
（3）在质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
（4）＞
6．【答案】（1）木块移动的距离
（2）质量一定时，物体的速度越大，动能越大
（3）小妍实验设计合理，因为图1中两个小球没有从同一高度落下
7．【答案】（1）质量
（2）控制物体碰撞时的速度相同
（3）物体质量相同时，速度越大动能越大
（4）不能，木块将一直匀速直线运动，无法比较出动能大小
8．【答案】（1）A；D
（2）不做功
（3）不行， 未控制单一变量
（4）相等
9．【答案】（1）木块被推动的距离
（2）在质量一定时，物体的速度越大，动能越大
（3）未控制小车从同一高度滑下，导致小车到达水平面时的速度不同
（4）相等
10．【答案】（1）不能
（2）a、c
（3）将质量相同的小球从斜面不同的高度自由 (静止)释放
（4）错误的
11．【答案】（1）图钉碰撞后的深度
（2）控制小球到达水平面的速度相同；速度一定时，物体的质量越大，具有的动能越大
（3）超速
（4）同意，比较相同位置图钉碰撞后的深度更准确
12．【答案】（1）D
（2）ac
（3）当质量相等时，速度越大，物体的动能越大
（4）
13．【答案】（1）速度
（2）当速度相同时，物体的动能与质量有关，质量越大，动能越大
（3）加大 ab位置的高度差 或换成质量更大的金属球
（4）③
14．【答案】（1）将小车从同一斜面的同一高度由静止释放
（2）小；质量大的小车所受摩擦力更大，减速更快，导致运动距离更短
（3）不可行，因为弹簧压缩相同程度时，质量不同的铁球获得的速度不同，未控制变量
15．【答案】（1）小钢球下滑的方向不容易改变，实验操作更方便
（2）相同；三个光控灯不同时亮
（3）保持钢球体积不变，让钢球的中间是空心，可以改变钢球的质量
16．【答案】（1）质量
（2）控制物体碰撞时的速度相同
（3）物体质量相同时，速度越大动能越大
（4）不能，木块将一直做匀速直线运动，无法比较出动能大小。
17．【答案】（1）速度
（2）当质量一定时，物体的速度越大，动能越大
（3）增大小球在斜面上的释放高度
18．【答案】（1）木块移动的距离
（2）质量一定时，动能大小与速度有关吗？
（3）1 和 3；超速
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