中考物理復習 重力勢能實驗探究問題

第十二章機械能和內能動能實驗探究實驗裝置實驗原理金屬小球的重力勢能由被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來表示，撞出的沙坑越深越大，表明金屬小球的重力勢能越大。實驗過程a.從不同高度自由釋放同一金屬小球，觀察并記錄小球所撞出沙坑的深度和大小b.從同一高度自由釋放質量不同的金屬小球，觀察并記錄小球所撞出沙坑的深度和大小實驗現(xiàn)象a.同一個金屬小球，下落高度越高，小球所撞出的沙坑越深越大。b.下落相同的高度，質量越大的金屬小球撞出的沙坑越深越大分析現(xiàn)象得出結論a.在質量相同時，物體被舉得越高，它具有的重力勢越大b.物體被舉得高度相同，物體的質量越大具有的重力勢能就越大總結物體的重力勢能大小跟物體的質量和被舉高的高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，其重力勢能就越大影響重力勢能大小因素: 1、(2020·紅橋模擬)?如圖所示是“探究影響重力勢能大小因素”的實驗，裝置：由沙子，鐵塊，鐵釘組成（mA

=mC＜mB

，hA=hB

＜hC

），下面是猜想：猜想一：重力勢能大小與物體質量有關猜想二：重力勢能大小與物體所處高度有關猜想三：重力勢能大小與物體密度有關（1）物體重力勢能大小通過反映；（2）驗證猜想一可選擇1兩幅圖，得出的結論是；（3）實驗室還提供了與A，C質量相同的銅塊和鋁塊：①為驗證猜想三，請設計實驗記錄表格；②通過實驗得出的結論是。2、(2021八下·交城期末)?在探究“動能和重力勢能相互轉化”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置。用細線把一個質量為m的小球懸掛起來，將小球從位置B拉到位置A，由靜止釋放小球。觀察小球從A→B→C的過程中高度和速度的變化，并測出了小球在A、B、C三個位置時動能和重力勢能的值，從而分析這一過程中動能和重力勢能之間的轉化，數(shù)據(jù)如下表所示。運動過程或位置AA→BBB→CC動能Ek/J0增加4.98減少0重力勢能Ep/J5.00減少0增加4.97（1）小球在圖中的C位置，受到個力的作用；（2）從實驗中可以看出，小球從A→B的過程中速度不斷增加，高度不斷降低，這個過程中是重力勢能逐漸轉化為，在能量的轉化過程中，機械能在逐漸減少，這主要是由小球受到造成的；（3）在實驗中，如果換用質量為2m的小球，其他條件不變，那么，小球到達B位置時的機械能（填“大于”“小于”或“等于”）質量為m的小球到達B位置時的機械能。3、(2021八下·來賓期末)?如圖甲、乙所示是分別探究“動能大小跟哪些因素有關”和“重力勢能的大小跟哪些因素有關”的實驗：

（1）在圖甲實驗中，讓小球從斜面上自由滾下撞擊水平面上的木塊，通過觀察小球撞擊木塊移動的距離大小來判斷小球動能的大?。欢鴪D乙實驗是讓鉛球從一定高度自由下落，通過比較鉛球陷入沙坑的深度來判斷鉛球重力勢能的大小。綜合上述可知，這兩個實驗所采用的科學探究方法是；（2）在圖甲實驗中，若水平面絕對光滑且不計空氣阻力，本實驗將（選填“能”或“不能”）達到實驗目的，被撞擊后的木塊將在水平面上做運動；（3）由圖乙（1）實驗情景可得結論：當物體的高度一定時，物體的越大，重力勢能越大；（4）若要探究物體重力勢能與高度的關系，則需用的兩個鉛球，讓兩個鉛球從落下，比較它們陷入沙子中的深度；（5）如圖乙（2）所示，C球由靜止自由下落，D球沿光滑彎曲管道由靜止滑下。實驗表明，物體重力勢能的大小與鉛球通過的路徑（選填“有關”或“無關”）。4、(2021·常州)?小明探究“重力勢能與重物質量和下落高度的關系”，如圖所示，重物質量m＜M。實驗步驟ABC具體操作實驗現(xiàn)象（1）讓重物自由下落到平放在細沙表面的小桌上，通過觀察桌腿下陷的深度判斷

（小桌/重物）的重力勢能大小；（2）由實驗步驟

和，可判斷重力勢能的大小和重物下落高度的關系；（3）小明認為由實驗步驟B和C，可判斷重力勢能的大小和重物質量的關系，該觀點（正確/錯誤），理由是。5、

(2020·文山模擬)?某物理實驗小組在探究“影響重力勢能大小的因索”時，提出了如下猜想：猜想一：重力勢能的大小可能與物體的質量有關猜想二：重力勢能的大小可能與物體所在的高度有關猜想三：重力勢能的大小可能與物體的運動路徑有關。為了驗證猜想，他們準備了如下實驗器材：花泥（易產生塑性形變）若干塊，刻度尺一把，體積相同、質量為

m

的小球3個和質量為

2m

的小球一個。所用實驗裝置如圖所示（小球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗中均讓小球從圖中高度自由下落，待小球靜止后，分別用刻度尺測出小球陷入花泥的深度。請你根據(jù)圖中實驗情景完成下列內容。（1）本實驗是通過觀察1來判斷重力勢能大小的。（2）比較A、B兩球，由此可得出結論：。（3）比較1兩球，可得出結論：當物體相同時，高度越高，物體具有的重力勢能越大。（4）比較C、D兩球，可得出：物體的重力勢能與物體運動的路徑（選填“有關”或“無關”）。（5）小球下落陷入花泥前，將重力勢能轉化為能。（6）該實驗采用的物理研究方法是（寫出其中的一種即可）。6、

(2020·平谷模擬)?實驗桌上有如下器材：已經組裝好的傾角固定的斜面和長木板（如圖所示）、質量已知且不同的甲、乙兩個小鋼球、木塊、刻度尺。某同學利用上述器材，設計一個實驗探究“物體重力勢能的大小與物體質量是否有關”。他利用小鋼球撞擊木塊，通過觀察木塊在水平板面上滑行的距離的大小來判斷小鋼球具有的重力勢能大小。以下是他的主要實驗步驟：①將甲、乙兩個小鋼球的質量m記錄在表格中。②在斜面上標記點A、點B，讓小鋼球甲從A點由靜止開始滾下，撞擊放在C點的木塊。用刻度尺測量木塊在水平木板面上滑行的距離s，并記錄在表格中。③讓小鋼球甲從B點由靜止開始滾下，撞擊放在C點的木塊。用刻度尺測量木塊在水平木板面上滑行的距離s，并記錄在表格中。（1）該同學的探究過程中存在的問題：；（2）請你針對探究過程中存在的問題，寫出改正措施：；（3）改正措施后進行實驗，請你幫助他設計實驗記錄表格。7、

如圖所示，過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。如果你對物理學感興趣的話，那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感，還有助于理解力學定律。實際上，過山車的運動包含了許多物理學原理，人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子，只要收緊你的腹肌，保護好腸胃就行了。當然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制，無法親身體驗過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠一個機械裝置的推力推上最高點的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動機”將是重力勢能，即由重力勢能轉化為動能、又由動能轉化為重力勢能這樣一種不斷轉化的過程構成的。重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的引力相互作用而產生的。對過山車來說，它的重力勢能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當過山車開始下降時，它的重力勢能就不斷地減少（因為高度下降了），但能量不會消失，而是轉化成了動能，也就是運動的能量。不過，在能量的轉化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產生了熱量，從而損耗了少量的機械能（動能和重力勢能）。這就是為什么在設計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于過山車中部的重心最高時，重力勢能最大，而當尾部到達最高點時，重心位置已經不在最高位置，已經有一部分重力勢能轉化為動能了。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會產生一種要被拋離的感覺，因為重心正在加速向下運動。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌飛出去。中前部的車廂情況就不同了，過山車的重心在“身后”，在短時間內，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”重心越過高點被重力推動。（1）過山車上升階段，其重力勢能。（填“增加”、“減少”、“不變”）（2）過山車在軌道的最低處，運動最快，動能最大，說明物體的動能同有關。（3）設計師所設計的過山車軌道中，過山車依次通過的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因是。（4）在過山車運行起來以后，坐在過山車不同位置的乘客，通過某一豎直回環(huán)的最高點時，乘坐在（選填“車中部”、“車尾部”）通過時速度最大。8、在探究重力勢能與什么因素有關時，同學們經過討論，提出如下猜想：重力勢能的大小可能跟物體的質量有關；也可能跟物體的高度有關．下面是小明和小聰關于這個問題討論后的實驗設計．設計一：讓質量為m的物體從不同高度落向插入沙坑中的木樁．設計二：讓質量為m和2m的兩個大小不同的物體從同一高度落向插入沙坑中的木樁．實驗發(fā)現(xiàn)B比A插入得深，D比C插入得深，如圖1所示．請解答下列問題：（1）要探究重力勢能與高度的關系應選用．（2）根據(jù)設計二及實驗結果的圖示，可得出的結論是．（3）如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項重要任務．如圖2是某輕軌車站的設計方案示意圖，該圖表明與站臺前后連接的軌道都有一個小坡度．請你說明這種設計可以節(jié)能的理由：．9、

(2020八下·大同期末)?如圖所示，擺線的長L相同，小球A、B的質量mA＜mB

，懸線與豎直方向的夾角α＜β。（1）圖甲中將擺球從圖示位置由靜止釋放，擺球向下擺動的過程中，觀察到它的速度越來越大，則擺球的動能逐漸，重力勢能逐漸。（2）圖甲、乙中，同時由靜止釋放A、B兩球，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置。這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的無關。