高中试卷答案网2023年中考物理二轮专项复习 机械能及其转化实验专题（含答案）
考点一：探究动能大小与哪些因素有关
1.下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。
（1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的______；
（2）实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是______（选填“正确”或“错误”），理由是______；
（4）通过比较步骤______和______可以判断动能大小与物体质量的关系。
2．如图所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。
（1）在研究物体的动能与速度的关系时，将质量相同的小球从斜面的________高度（选填“相同”或“不同”）由静止释放，其目的是让小球到达水平面时________不同。小球动能的大小是通过________来反映的，类似这种研究方法称做________。
（2）分析比较甲、丙两次实验，可探究出的结论是：_______。
（3）甲实验中木块被碰撞后受________个力的作用，最终木块会停下来是因受到_______的作用。
3.如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，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任一时刻速度大小与小球的 ______无关；
（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好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，本实验中通过比较 ______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫 ______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与 ______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；
（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做 ______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；
（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能 ______（选填“相等”或“不相等”），该方案 ______（选填“正确”或“错误”）。
4.小舟骑自行车时发现猛踩脚踏板提升车速后，车子能滑行的距离比不踩时远，车子在较光滑路面上滑行的距离比粗糙的路面上滑行要远。基于上述生活经验，小舟想影响物体运动的因素有哪些呢？他进行如下研究，装置如图。
【建立猜想】①……；②物体运动可能与阻力大小有关。
【设计方案】
方案一：在水平木板上不铺材料，让小车从斜面的不同高度由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离。
方案二：在水平木板上分别铺上毛巾、棉布和不铺材料，让小车从斜面顶端由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离。
【交流反思】
（1）方案一的设计，小舟基于的猜想是___________。
（2）方案二中观察到小车在毛巾表面滑行距离最近，木板表面最远，由此现象可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。进一步推理可得，不受阻力的小车将___________。
（3）很多运动项目都需要助跑，如跳远、跳高、标枪等，目的是提高成绩，其原因是___________。
5.某同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，进行了以下两个步骤：
步骤1：让钢球从斜面A点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v1，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离S1；
步骤2：让同一钢球从斜面B点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v2，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离S2；
（1）步骤一的目的是研究 （选填“铁球”或“木块”）的动能大小与速度的关系，通过观察 可以判断其动能的大小；
（2）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图所示，设碰撞后木块获得的动能为E0，木块克服摩擦力所做的功为W，则E0 W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（3）在两次实验中，木块移动过程中受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则f甲 f乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
6.相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3＞h2，mA=mB＜mC
（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制 相同。
（2）实验中超载超速带来的危害程度用 表示；
（3）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较；
（4）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：
小球 质量/克 高度/厘米 木块滑动距离/厘米
A 10 5 10
B 20 5 18
C 30 5 29
D 10 10 38
E 10 15 86
请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大的是 。
考点二：探究重力势能大小跟哪些因素有关
1.热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。
问题一：压力作用效果跟哪些因素有关
问题二：重力势能大小跟哪些因素有关
（1）做实验①②③是为了探究______（选填“问题一”或“问题二”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与______是否有关；
（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论______。
2.为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球。让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小。其中mA=mB＞mC，三次实验如下图所示：
（1）为了探究重力势能的大小与质量的关系，他应该选择图甲和图_______进行对比实验。
（2）为了探究重力势能的大小与高度的关系，他应该选择图甲和图______进行对比实验。
（3）本次实验用到了多种研究物理问题的方法，请你任意指出其中一种方法，如：__________。
3. 在探究重力势能的大小与哪些因素有关的活动中，有质量关系为mA=mB＜mC的三个木块A、B、C，三个完全相同的木桩的起始位置高度相同，三个木块的释放高度如图甲所示，将桩打入沙中的情形如图乙所示，A被桩压得最浅，B、C将桩压入沙中的深度相同。
（1）实验时，木块的释放位置应在木桩的__________________，释放木块时应__________（轻轻释放/用力下压）。
（2）比较A、B两木块将桩打入沙坑的深度，可以得出的结论是：物体的______一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大。
（3）小云根据B、C两木块将桩打入沙中的深度相同，说明物体重力势能的大小与质量无关，小云的观点是_______（正确/错误），理由是__________________________。
4.小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
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所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验 序号 铁块质量 m/g 铁块距桌面高度 H/cm 桌腿进入沙子 的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
5.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：当下落高度一定时，_______________。
（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，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（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）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为动能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为_____________能。
6．在探究重力势能与什么关系有关时，同学们经过讨论，提出如下猜想：重力势能的大小可能跟物体的质量有关；也可能跟物体的高度有关． 下面是小明和小红关于这个问题讨论后的实验设计。
甲：让质量为m的物体从不同高度落向插入沙坑中的木桩。
乙：让质量为m和2m的两个大小不同的物体从同一高度落向插入沙坑中的木桩。
实验发现B比A插入得深，D比C插入得深，如图所示．请解答下列问题：
（1）甲图研究的是_________________________，结论是_____________________________________．
（2）乙图研究的是_________________________，结论是_____________________________________．
（3）如图丙是游乐场的过山车的简化模型图．图中B为最低点，C点为轨道弧形部分的最高点，则过山车在整个运动过程中，从A点到B点，A点_________能最大，B点___________能最大，________能转化为
_____________能；从B点到C点，__________能减小，____________能增大。
考点三：探究弹性势能大小跟哪些因素有关
1.李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”．同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关．他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙．物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止．请补充完成他们的探究过程：
（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点．测量____________之间的距离和______________之间的距离，并改变____________之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大。
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点．分别测量_________之间的距离，改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关。
2.为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验。
①将弹簧放在水平面上，一端固定
②在弹性限度内，用物块（物块与弹簧不连结）将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量△L
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s
④多次改变弹簧的形变量，重量步骤②③
⑤分析实验数据得出结论
请回答以下问题：
（1）本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟_______________的关系
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过_________________来间接反映的
（3）本实验中，从物块离开弹簧到静止，物块将_______能转化为_______能
3. 小红看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远.小红猜想弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
（1）为验证其猜想是否正确,她设计了如图所示的实验,将小球置于弹簧的右端,将同一个弹簧每次压缩________的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度),松开后小球弹开钻入同一位置的相同纸盒,并留在其中,分析比较纸盒________,从而比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小。
（2）假若水平面绝对光滑,本实验将________(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
（3）小红根据实验现象认为:小球推动纸盒一起移动一段距离后都要停下来,所以弹簧小球和木块所具备的能量最终都彻底消失了,你认为小红的观点是________(选填“正确”或“错误”)的。
4.某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；
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，读出此
时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出
弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h
实验次数 h0/m h1/m h2/m x/m X2/m2 △h/m
1 0.50 0.40 0.55 0.40 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.15 2.00 0.35 0.12 1.85
（1）实验中弹簧的形变量x= （用所测物理量符号表示）；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；
A．h1 B．h2 C．h2﹣h0 D．h2﹣h1
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h﹣x和图乙△h﹣x2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大
小与 成正比
5. 探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究，将光滑水平面与光滑斜面连接，如图。
①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2厘米，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时的高度，重复三次，取平均值记录在表中．更换B斜面，重复实验。
②压缩甲弹簧3厘米，重复实验①步骤。
③换用不同弹簧，重复实验①步骤。
（1）实验中，通过观察_______________判断弹簧弹性势能的大小。
（2）比较_______________（选填实验序号），说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关。
（3）由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的________________有关。
2023年中考物理专项复习 机械能及其转化实验专题参考答案
考点一：探究动能大小与哪些因素有关
1.下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。
（1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的______；
（2）实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是______（选填“正确”或“错误”），理由是______；
（4）通过比较步骤______和______可以判断动能大小与物体质量的关系。
【答案】 ①. 速度 ②. 转换法 ③. 错误 ④. 小球质量不同 ⑤. 甲 ⑥. 乙
2．如图所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。
（1）在研究物体的动能与速度的关系时，将质量相同的小球从斜面的________高度（选填“相同”或“不同”）由静止释放，其目的是让小球到达水平面时________不同。小球动能的大小是通过________来反映的，类似这种研究方法称做________。
（2）分析比较甲、丙两次实验，可探究出的结论是：_______。
（3）甲实验中木块被碰撞后受________个力的作用，最终木块会停下来是因受到_______的作用。
【答案】不同 初速度 木块移动的距离 转换法 速度一定时，质量越大动能越大 3 阻力（摩擦力）
3.如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，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任一时刻速度大小与小球的 ______无关；
（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好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，本实验中通过比较 ______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫 ______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与 ______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；
（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做 ______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；
（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能 ______（选填“相等”或“不相等”），该方案 ______（选填“正确”或“错误”）。
【答案】 ①. 质量 ②. 木块移动的距离 ③. 转换法 ④. 速度 ⑤. 匀速 ⑥. 相同 ⑦. 错误
4.小舟骑自行车时发现猛踩脚踏板提升车速后，车子能滑行的距离比不踩时远，车子在较光滑路面上滑行的距离比粗糙的路面上滑行要远。基于上述生活经验，小舟想影响物体运动的因素有哪些呢？他进行如下研究，装置如图。
【建立猜想】①……；②物体运动可能与阻力大小有关。
【设计方案】
方案一：在水平木板上不铺材料，让小车从斜面的不同高度由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离。
方案二：在水平木板上分别铺上毛巾、棉布和不铺材料，让小车从斜面顶端由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离。
【交流反思】
（1）方案一的设计，小舟基于的猜想是___________。
（2）方案二中观察到小车在毛巾表面滑行距离最近，木板表面最远，由此现象可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。进一步推理可得，不受阻力的小车将___________。
（3）很多运动项目都需要助跑，如跳远、跳高、标枪等，目的是提高成绩，其原因是___________。
【答案】 ①. 物体运动可能与速度大小有关 ②. 永远运动下去 ③. 助跑能获得更快的速度（或助跑能获得更大的动能）
5.某同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，进行了以下两个步骤：
步骤1：让钢球从斜面A点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v1，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离S1；
步骤2：让同一钢球从斜面B点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v2，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离S2；
（1）步骤一的目的是研究 （选填“铁球”或“木块”）的动能大小与速度的关系，通过观察 可以判断其动能的大小；
（2）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图所示，设碰撞后木块获得的动能为E0，木块克服摩擦力所做的功为W，则E0 W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（3）在两次实验中，木块移动过程中受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则f甲 f乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】（1）钢球；木块移动距离；（2）＝；（3）＝。
6.相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3＞h2，mA=mB＜mC
（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制 相同。
（2）实验中超载超速带来的危害程度用 表示；
（3）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较；
（4）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：
小球 质量/克 高度/厘米 木块滑动距离/厘米
A 10 5 10
B 20 5 18
C 30 5 29
D 10 10 38
E 10 15 86
请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大的是 。
【答案】（1）速度；（2）小木块移动的距离；（3）甲、丙；（3）超速20%。
考点二：探究重力势能大小跟哪些因素有关
1.热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。
问题一：压力作用效果跟哪些因素有关
问题二：重力势能大小跟哪些因素有关
（1）做实验①②③是为了探究______（选填“问题一”或“问题二”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与______是否有关；
（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论______。
【答案】 （1）问题一 （2）质量 （3）质量相同的物体，位置越高，重力势能越大
2.为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球。让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小。其中mA=mB＞mC，三次实验如下图所示：
（1）为了探究重力势能的大小与质量的关系，他应该选择图甲和图_______进行对比实验。
（2）为了探究重力势能的大小与高度的关系，他应该选择图甲和图______进行对比实验。
（3）本次实验用到了多种研究物理问题的方法，请你任意指出其中一种方法，如：__________。
【答案】（1）丙 （2）乙 （3）控制变量
3. 在探究重力势能的大小与哪些因素有关的活动中，有质量关系为mA=mB＜mC的三个木块A、B、C，三个完全相同的木桩的起始位置高度相同，三个木块的释放高度如图甲所示，将桩打入沙中的情形如图乙所示，A被桩压得最浅，B、C将桩压入沙中的深度相同。
（1）实验时，木块的释放位置应在木桩的__________________，释放木块时应__________（轻轻释放/用力下压）。
（2）比较A、B两木块将桩打入沙坑的深度，可以得出的结论是：物体的______一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大。
（3）小云根据B、C两木块将桩打入沙中的深度相同，说明物体重力势能的大小与质量无关，小云的观点是_______（正确/错误），理由是__________________________。
【答案】（1）正上方 轻轻释放（2）质量（3）错误 没有控制下落的高度相同
4.小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
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所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验 序号 铁块质量 m/g 铁块距桌面高度 H/cm 桌腿进入沙子 的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
【答案】桌腿进入沙子的深度 ①④⑤ 质量相同的物体，高度越大，重力势能越大
5.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：当下落高度一定时，_______________。
（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，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（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）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为动能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为_____________能。
【答案】（1）球陷入沙中的深度
（2）质量越大，重力势能越大
（3）A、C
（4）无关
（5）内
6．在探究重力势能与什么关系有关时，同学们经过讨论，提出如下猜想：重力势能的大小可能跟物体的质量有关；也可能跟物体的高度有关． 下面是小明和小红关于这个问题讨论后的实验设计。
甲：让质量为m的物体从不同高度落向插入沙坑中的木桩。
乙：让质量为m和2m的两个大小不同的物体从同一高度落向插入沙坑中的木桩。
实验发现B比A插入得深，D比C插入得深，如图所示．请解答下列问题：
（1）甲图研究的是_________________________，结论是_____________________________________．
（2）乙图研究的是_________________________，结论是_____________________________________．
（3）如图丙是游乐场的过山车的简化模型图．图中B为最低点，C点为轨道弧形部分的最高点，则过山车在整个运动过程中，从A点到B点，A点_________能最大，B点___________能最大，________能转化为
_____________能；从B点到C点，__________能减小，____________能增大。
【答案】（1）重力势能与高度的关系；在质量一定时，物体的高度越高，物体的重力势能也越大
（2）重力势能与质量的关系；在物体的高度一定时，质量越大，物体的重力势能也越大
（3）重力势 动 重力势 动 动 重力势
考点三：探究弹性势能大小跟哪些因素有关
1.李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”．同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关．他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙．物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止．请补充完成他们的探究过程：
（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点．测量____________之间的距离和______________之间的距离，并改变____________之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大。
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点．分别测量_________之间的距离，改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关。
【答案】（1）BC AD BC
（2）AD
2.为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验。
①将弹簧放在水平面上，一端固定
②在弹性限度内，用物块（物块与弹簧不连结）将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量△L
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s
④多次改变弹簧的形变量，重量步骤②③
⑤分析实验数据得出结论
请回答以下问题：
（1）本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟_______________的关系
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过_________________来间接反映的
（3）本实验中，从物块离开弹簧到静止，物块将_______能转化为_______能
【答案】（1）弹簧形变量
（2）物块滑行的距离
（3）动 内
3. 小红看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远.小红猜想弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
（1）为验证其猜想是否正确,她设计了如图所示的实验,将小球置于弹簧的右端,将同一个弹簧每次压缩________的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度),松开后小球弹开钻入同一位置的相同纸盒,并留在其中,分析比较纸盒________,从而比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小。
（2）假若水平面绝对光滑,本实验将________(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
（3）小红根据实验现象认为:小球推动纸盒一起移动一段距离后都要停下来,所以弹簧小球和木块所具备的能量最终都彻底消失了,你认为小红的观点是________(选填“正确”或“错误”)的。
【答案】（1）不同,移动距离的大小
（2）不能
（3）错误,木块克服摩擦力做功,机械能转化为内能
4.某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；
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，读出此
时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出
弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h
实验次数 h0/m h1/m h2/m x/m X2/m2 △h/m
1 0.50 0.40 0.55 0.40 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.15 2.00 0.35 0.12 1.85
（1）实验中弹簧的形变量x= （用所测物理量符号表示）；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；
A．h1 B．h2 C．h2﹣h0 D．h2﹣h1
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h﹣x和图乙△h﹣x2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大
小与 成正比
【答案】（1）h0﹣h1 （2）D （3）形变量的平方
5. 探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究，将光滑水平面与光滑斜面连接，如图。
①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2厘米，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时的高度，重复三次，取平均值记录在表中．更换B斜面，重复实验。
②压缩甲弹簧3厘米，重复实验①步骤。
③换用不同弹簧，重复实验①步骤。
（1）实验中，通过观察_______________判断弹簧弹性势能的大小。
（2）比较_______________（选填实验序号），说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关。
（3）由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的________________有关。
【答案】（1）小球到达斜面的高度
（2）1、2
（3）长度、材料
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