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、
题型:不详难度:来源:
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求质量为2m,让A、B两球从距沙表明高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A、C两球,发现C球陷入沙深度更大,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”). |
答案
(1)球陷入沙面的深度;(2)当下落高度一定时,物体的质量越大,重力势能越大;(3)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)无关. |
解析
试题分析:(1)在本实验探究过程中,铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映——转换法; (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球陷入沙深度更大,由此可得出结论:当下落高度一定时,物体的质量越大,重力势能越大;(3)比较A、C两球,两球质量相同,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,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无关. |
举一反三
如图,两相同小车分别从同一斜面不同高度由静止滑下,撞击水平面上的木块,该实验是探究动能与 的关系,通过比较 比较动能大小,木块因受到 最终静止。
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我国研制的新型消雾无人机在加速飞往雾霾区域的过程中,它的A.动能增大 | B.质量增大 | C.合力为零 | D.运动状态不变 |
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利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来,拉起小球,当细绳与竖直方向成θ角后松手,小球撞击水平木板上的木块,记下木块移动的距离s。改变角度θ的大小,重复实验。
(1)利用如图两根细绳悬挂小球,而不用一根细绳,其好处是 。 (2)本实验探究的问题是物体的动能大小与 的关系。 (3)利用上述实验,同时还可以探究的问题是 。 |
在做了“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后,有些同学对“质量不同的钢球从同一光滑斜面、同一高度由静止开始沿斜面滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑,小衢设计了如图甲所示的实验:让质量不同的钢球A、B同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若B球相对于A球 ,就可以说明任一时刻两球的速度大小相等.
小丽肯定了小衢的实验方案后,对实验又提出了两个建议: 建议一:因为钢球在斜面上滚下的时间很短,不利于观察和比较钢球的运动情况,不改变钢球在斜面上的位置,不改变球与斜面的粗糙程度,为了延长钢球在斜面上滚下的时间,可采用的方法是 ; 建议二:为确保钢球滚下时不偏离斜面,可在斜面上增设两个相同的光滑小凹槽(如图乙所示).从有利于观察和比较两球的相对运动情况的角度考虑,图中两个小凹槽的间距L应 . |
某同学在探究“物体动能大小与物体质量大小的关系”实验中,他猜想“物体动能大小还与物体速度大小有关”,所用的实验装置如图所示。A为小球,B为木块。
(1)前两次的实验数据如下表;在第3次实验中,木块移动的距离如图所示,a为木块左侧面的初位置,b为木块左侧面的末位置。
次数
| 小球的 质量m
| 小球下落 的高度h
| 小球到达底端的速度v
| 木块移动的距离s/cm
| 小球的 动能E1
| 1
| 大
| ho
|
| 60.8
| 大
| 2
| 中
|
| vo
| 48.2
| 中
| 3
| 小
| ho
| vo
|
| 小
| 根据表格和图中的信息,将表格中的空白处填写完整。 (2)该实验的探究结论是 (3)如果第1次实验中,木块运动到了长木板的末端之外。在不更换实验器材的条件下,解决的办法是: (4)如果用圆柱体代表小球做该实验,其好处之一是: |
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