专题5.1.7探究.影响动能的因素-【实验攻略】2025年中考物理新课标必做21实验及近年热考实验学案

这是一份专题5.1.7探究.影响动能的因素-【实验攻略】2025年中考物理新课标必做21实验及近年热考实验学案，共11页。学案主要包含了斜面上某处由静止开始向下等内容，欢迎下载使用。
1．小明做了下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。
(1)甲、乙实验是通过观察木块被撞击后运动的距离，来研究 （选填“小球”或“木块”）动能的大小；
(2)质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滑下，小球到达水平面时的速度是 （选填“相同”或“不同”）的；
(3)对比实验中甲、乙，我们可以得出结论：同一物体， 越大，动能越大；
(4)甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f甲、f乙，则f甲 （选填“>”“=”或“”“=”或“”、“”“ D
(3)A
【详解】（1）[1][2]钢球从斜面上滚动，到达水平面时具有一定的动能，撞击木块做功，所做的功越多，木块移动的距离越远，所以实验中通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小。
[3]用来研究超速安全隐患，即探究动能与速度的关系时，应保持质量不变，改变钢球到达水平面的速度，则钢球从斜面静止滚下的高度不同，所以应选择甲和乙两图所示实验。
[4]当斜面倾角足够小，钢球释放高度足够低，小球可在水平面上停下，且两次实验，小球在斜面上静止滚下的高度不同，可通过小球停下的距离来比较其动能的大小，所以能研究物体的动能大小与速度的关系。
（2）[1]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的动能大于木块克服摩擦力所做的功，钢球的动能是由钢球的重力势能转化而来的，故开始时钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功。
[2]小球动能的大小是通过小球对外做功的多少来体现，实验中通过观察木块被小球推开的距离反映做功的多少，用到了转换法；动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，说明钢球的动能太大，而此实验主要是研究动能大小与质量的关系，因此钢球的速度应保持不变，而让钢球的质量不同。
A．换质量更大的木块，改变了木块所受摩擦力的大小，则不能通过木块滑行的距离来比较两种情况下钢球的动能大小，故A不符合题意；
B．实验中需要控制速度相同，不能降低钢球的高度，故B不符合题意；
C．换质量更大的钢球，则更容易使木块滑出木板，故C不符合题意；
D．换质量更小的钢球，能缩短木块移动的距离，故D符合题意。
故选D。
（3）在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，这个过程的平均速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，最后的速度等于初速度，则这个过程的平均速度小于初速度。在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，这个过程的平均速度大于初速度，运动在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，最后的速度等于初速度，则这个过程的平均速度大于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的平均速度，由可知，通过时间较长的是小球A。
6． 纸盒被推动的距离 见解析 将质量不同的铁球从同一高度由静止释放 速度越大，动能越大 丙 见解析
【详解】（1）[1]本实验是通过纸盒被撞击后移动的距离的大小来反映铁球动能大小的，这是转化法的思想。
[2]同一电动车，速度大比速度小时，很给停下来，就是因为它速度大时具有较大的动能。
（2）[3]为了保证铁球到达水平 面的速度相同，将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度由静止开始释放。
（3）[4]甲、丙再次实验中，铁球的质量相同；甲中小球从同一斜面的较大高度位置滚下，到达平面时的速度较大；实验现象是：甲中小球将纸盒撞击得远。结论是：物体的质量相同时，速度越大，动能越大。
（4）[5][6]三次实验中，碰撞前动能最小的是图丙中的小球，原因是纸盒被撞的距离最近。
7． 木块在水平面上移动距离的远近 变小 内 1.8 不变 B 见解析
【详解】（1）[1]根据转换法，本实验是通过木块在水平面上移动距离的远近来反映钢球动能大小的，这里采用了转换法的思想。
（2）①[2][3]木块脱离弹簧滑行的过程中，由于受到摩擦力的作用，速度变小，动能变小，机械能转化为内能。
②[4]当木块脱离弹簧瞬间初速度v＝1m/s时，其滑行的最大距离s＝0.2m，动能等于克服摩擦力做功，故
代入数值，可得
①
当木块脱离弹簧瞬间初速度v＝3m/s时，代入
②
解得s＝1.8m。
③[5]滑动摩擦力的影响因素是压力大小和接触面粗糙程度，在此木块上固定一个同样的木块，保持它们脱离弹簧瞬间的初速度不变，动能变为原来的二倍，摩擦力变为原来的二倍，根据实验结论木块克服摩擦力做的功等于它脱离弹簧瞬间的初动能，故木块滑行的最大距离不变。
④[6]只有水平合力向右，木块将加速运动，故当向右的推力刚好等于向左的摩擦力时，速度最大，动能最大，故需要在弹簧恢复原长之前的某一时刻，故选B。
⑤[7]木块在水平方向受到滑动摩擦力和推力的作用，摩擦力方向与相对运动方向相反，水平向左，推力方向与运动方向一致，水平向右，故受力示意图如下：
8． 小木块被撞后移动的距离 转换法 速度 速度 质量 没有控制速度相同 乙 相等
【详解】（1）[1][2]小球在水平面上撞击木块时推动木块做功，根据功的公式，木块的质量和木板的粗糙程度相同时，阻力相同，动能与距离成正比，故可以通过木块移动的距离来反映小球动能的大小，这种方法叫转换法。
（2）[3][4][5]甲、乙两次实验，让质量不同的小球从斜面的同一高度滚下，到达水平面时速度相同，质量大的推动木块移动的距离越远，所以这是为了研究动能大小与质量的关系，故结论为：当速度一定时，物体的质量越大，动能就越大。
（3）[6]图乙、丙两图小球的质量不同，也没有在同一高度滚下，没有控制速度相同，变量不唯一，无法得出可靠结论，这种做法是错误的。
（4）[7]本实验动能大小是通过木块移动的距离来反映的，故实验中木块受到的摩擦力是不能改变的，即木块质量和表面的粗糙程度是不可以改变的。甲同学更换表面相同，更长的木板，相当于延长了s；丙同学的方案让小球的释放高度降低，则到达斜面底端时的动能减小，对木板做的功也会减小，在木板上移动的距离也会减小；丁同学建议不作任何改进直接分析实验现象得出结论，因为滑出去的距离一定会比甲乙两次的距离大，根据远近即可判断；故甲丙丁同学的建议恰当。乙同学更换质量更大的木块，会导致木块对木板的压力增大，其所受到的阻力变大，这样就无法根据距离来比较动能做功的多少了，故乙同学建议不恰当。
（5）[8]让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，小车到达水平面时的动能是相同的，在滑行直到静止的过程中，动能全部克服阻力做了功，故动能相同时，在水平面上做的功也是一样的。
9． B 木块滑动的距离 转换法 速度 速度 质量 ＞ 动能 不同 能
【详解】（1）[1]根据题意知道，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
（2）[2][3]实验中应用了转换法，通过比较木块滑动的距离来反映小球动能的大小。
（3）[4][5][6]由甲、丙两图知道，让质量不同的钢球从斜面的同一高度滚下，是为了使两球到达水平面时速度相等，甲丙中两个小球的质量不同，因此可以通过甲丙探究物体动能与物体质量的关系；最终通过实验可得结论为：相同速度的不同物体，质量越大，动能越大。
（4）[7]甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、f2，因为在同种接触面上，压力不变时，摩擦力大小不变，故
f1=f2
sA＞sB
根据做功的公式W=fs知道
W1＞W2
（5）[8]根据甲、乙实验知道，质量相同的小球，小球运动到水平面的速度越大，推动木块通过的距离越大，说明小球的动能越大；即在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度，从物理角度来看，这样做的目的是限制汽车的动能大小。
（6）[9][10]用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，弹簧的弹性形变不同，两次实验弹簧具有的弹性势能不同。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做能验证动能与质量的关系。
10． 动能 木块移动的距离 功 质量 不同高度 控制变量 动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低 慢 增大
【详解】（1）[1][2][3]具有能量的物体能够对外做功，对外做的功越多，说明物体具有的能量就越大。运动的小车具有动能，它把木块推得越远，对木块做的功就越多，说明小车具有的动能就越大。因此实验是通过小车对木块做的功的多少来间接显示小车能量大小的，而对木块做的功的多少也是通过木块通过的距离间接显示出来的。能够做功的多少间接体现了物体本身具有能量的多少，功是能量变化的量度。
（2）[4]小车从同一斜面的同一高度由静止自由下滑，到达平面时的速度是相同的；小车的质量不同。这是探究动能大小与物体质量的关系。
[5]在探究动能大小与速度的关系时，应该保持小车的质量不变，改变小车到达平面时的速度。让小车人从同一斜面的不同高度由静止自由下滑，小车到达平面时的速度就是不同的。
[6]多个因素影响动能的大小，在研究一个因素是否影响动能大小时，要保持其他因素不变，这种方法在物理学中称为控制变量法。
（3）[7]为了保证行车安全，要控制车辆的动能大小。动能的大小与质量、速度有关。在动能大小相同的情况下，质量的车，速度就要小一些。
（4）[8]同样速度的小车，在受到阻力不同时，运动的距离不同。受到的阻力越小，运动得越远，说明它的速度减小到0就很慢。
[9]雨雪天，地面对车辆的阻力很小，这是车辆速度减小得很慢，因此为了保证车辆不碰撞，就要增大车辆之间的距离。
11． 木块滑行距离远近 钢球 甲乙 > D 将斜面换成斜槽
【详解】（1）[1][2]钢球从斜面滑下具有动能，能对木块做功，动能越大，做功越多，木块移动的距离越远，所以通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小。
[3]研究超速的安全隐患，即探究速度与动能的关系，应让同一钢球从斜面的不同高度静止滑下，所以应选择甲、乙两图进行实验比较。
（2）[4]钢球静止在斜面上时，具有重力势能，钢球下滑的过程，重力势能部分转化为动能，有部分重力势能转化为内能，所以钢球到达水平面的动能比重力势能小，钢球撞击木块向前运动一段距离，克服摩擦做功，钢球的部分动能转化为内能，所以木块克服摩擦力所做的功小于钢球的重力势能。
（3）[5] A．据控制变量法，要探究影响动能的因素，在整个探究过程中，要用相同的木块，故A不符合题意；
B．木块滑出水平木板，是因为钢球对木块做功过多，即钢球所具有动能过大，图丙实验是为了探究质量对动能的影响，要控制钢球滑下的高度不变。故B不符合题意；
C．换用质量大于2m1的钢球，钢球的动能更大，不可行，故C不符合题意；
D．换用质量更小的钢球，钢球的动能变小，故D符合题意。
故选D。
（4）[6]为了让钢球沿直线运动，可将斜面换成斜槽，则钢球会沿斜槽做直线运动。
（5）[7]两个弧形槽光滑，无摩擦，物体在运动过程中机械能守恒。在凸形滑道运动的物体，从开始运动到高度点的过程，将动能转化为重力势能，运动速度变小，小于初速度；在下落过程中，重力势能再全部为动能，运动到槽末端时的速度等于初速度；所以在凸形滑道中运动的平均速度小于初速度v；在凹形滑道中运动时，从进入滑道到最低点的过程，重力势能转化为动能，运动速度增大，大于初速度，在上升过程中，动能全部转化为重力势能，离开槽末端时，速度等于初速度，所以在凹形滑道中运动的平均速度大于初速度，而两个槽相同，即小球通过的路程一样，据知，通过A滑道所用的时间大于通过B滑道所用时间，即t1>t2。