初中物理中考复习 专题19 探究影响动能大小因素的实验题（解析版）

专题19  探究影响动能大小因素的实验题

一、探究决定动能大小的因素实验需要学通的基础知识

1.实验研究：研究对象小钢球。  方法有控制变量法；转换法。       

如何判断动能大小：看木块被小钢球推动的距离多少。

使质量不同的钢球从同一高度静止释放的目的：使小球到达水平面时的初速度相同；

如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；

2.分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时，速度越大，动能越大；

保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时，质量越大，动能越大；

3.得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

4.斜面的作用：是物体具有速度并改变物体速度的大小。

5.水平面的作用：是物体在竖直方向上受力平衡，在水平方向只受摩擦力。

6.能量转化：在斜面上机械能转化过程：重力势能转化成动能  ， 在水平面上能力转化过程：动能转化为内能。 

7.木块最终停下来的原因：在水平面受到摩擦力。

8.实验推理与假设：当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线匀速，不能达到探究目的。

9.超载、超速问题判断：超速时，质量不变，速度越大，动能越大；超载时，速度不变，质量越大，动能越大。

10.用小球做实验有不足之处是：不能保证小球在水平面上沿直线运动。

【例题1】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：

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%。

【解析】本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键。

实验中通过控制小球滚下的高度来控制小球滚下的速度；动能的大小通过木块被推动距离来表示；根据控制变量法来分析超载带来的危害；分析表格数据得出结论。

（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小球到达斜面底端时的速度大小相等；

（2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大，将木块推动得越远，说明动能越大，故实验中超载超速带来的危害程度用木块被推动的距离来表示；

（3）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大，将木块推动得越远，说明动能越大，故需要需要高度相同，质量不同的小球，图中甲丙符合要求；

（4）表格中对应的实验数据可知速度对物体的动能影响更大，当超速20%发生交通事故时，由此造成的危害更严重。

【例题2】（2020山东泰安）如图所示是 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球A从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块B，木块B移动一段距离。

(1)该实验中所探究物体的动能是指______（选填“小球A”或“木块B”）的动能。

(2)实验表明，让小球A分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，速度越______，木块B被撞得越远。可得结论：质量相同时，小球的速度越______，动能越大。

(3)若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球A从斜面______高度由静止滚下，观察比较木块B被撞移动的距离。

【答案】 (1)小球A  (2)大  (3) 大  (4) 同一

【解析】(1)[1]该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系。

(2)[2][3]同一小球从不同的高度滚下，位置高的滚到斜面底端的速度较大，把木块推得越远，说明小球做功多，动能大，说明了物体的动能与物体的速度有关，由此得出结论：在质量一定时，小球的速度越大，动能就越大。

(3)[4]要研究物体动能与质量的关系，根据控制变量法可知，控制小球到达水平面的速度相同，让不同质量的小球A从斜面同一高度由静止滚下，观察比较木块B被撞移动的距离。

1.（2020福建）用钢球、木块和带有斜槽的长木板，探究物体的动能跟哪些因素有关。

(1)如图甲，让钢球从斜槽上的某一高度由______开始运动，撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映；

(2)如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越大，钢球的动能越______；

(3)探究动能跟质量的关系时，应选择让质量______的钢球从斜糟______高度的位置开始运动。（选填“相同”或“不同”）。

【答案】  (1). 静止    (2). 大    (3). 不同     相同

【解析】(1)实验中需要让钢球从斜槽上的某一高度由静止开始运动，撞击水平面上的木块，木块滑动越远，说明钢球的动能越大。

(2)将钢球置于斜槽上更高的位置，运动到水平面的速度较大，木块移动的距离较远，钢球的动能较大，说明质量一定时，物体运动的速度越大，它的动能越大。

(3)探究动能跟质量的关系，根据控制变量法，速度相同，物体的质量不同，让质量不同的钢球从斜槽的同一高度开始运动。

2.（2020浙江温州）在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？

(1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是______；

(2)小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。

分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是______；

A.15°    B.25°    C.35°    D.45°

(3)小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系“的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是______。

【答案】 (1) B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同  (2) D  (3)塑料软片对不同体积的小球的阻力不同

【解析】(1)图A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图B中挡板与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为来控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择A方案而不能选择B方案。

(2)根据表中数据可知，斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度相同，斜面倾角为40°、50°、60°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同，所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是40°以上，故ABC不符合题意，D符合题意。

故选D。

(3)体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。

3.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，学习小组的同学利用斜面、小球、木块等器材开展了探究活动。让铁球从同一光滑的斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平木板上的木块相碰，铁球与木块在水平面上共同移动一段距离后静止。

（1）该实验是通过观察木块被撞击后所移动的距离来比较铁球动能的大小。木块被撞击后移动的距离越大，表明撞击它的物体具有的        越大。

（2）要探究动能大小与物体速度的关系时，应选用甲乙两图。这样能起到控制小球的_________不变，来研究提出的问题。

（3）实验中要保证铁球到达水平面时的速度相同，应选用        两图。

（4）比较甲、丙两图，得到的结论是                                  。

通过以上探究可知：与物体动能的大小有关的因素有质量和速度。

【答案】（1）动能（2）质量（3）甲丙（4）速度相同的物体，质量越大，动能就越大。

【解析】（1）能量越大的物体对另一个物体做功也多。本题是通过木块克服摩擦力做功的多少来体现小球动能的大小的。但木块克服摩擦力做功的多少是通过木块在水平木板上移动的距离直观反映的。所以木块被撞击后所移动的距离长，就说明小球的动能大，木块被撞击后所移动的距离短，就说明小球的动能小。

（2）动能大小与物体质量、物体的速度有关系。要探究动能大小与物体速度的关系时，就得控制小球质量一定，显然是甲乙两个图。让质量相同的铁球从同一斜面的不同高度由静止开始向下运动，就能保证小球到达斜面底端速度不相等。

（3）实验中要保证铁球到达水平面时的速度相同，需要让小球从同一高度下滑，满足这个条件的就是甲丙两图。

（4）从甲丙两个图可以知道，质量不相同的两个小球，到达斜面底端速度相同，动能不同，其对木块做功不同，也就是木块在木板上移动的距离不同。归纳一下就是速度一定时，物体的动能与质量有关，质量大，动能大。

4．如图所示是探究物体的动能大小与物体的质量、速度关系的示意图。

(1)本实验研究的是钢球的动能与它的质量、速度的关系。实验中通过观察_____来比较动能的大小。

(2)在探究动能与速度的关系时，要保持小球的质量不变，让小球从不同的高度滚下，以不同的速度推动木块移动。该实验得出的结论是：________________。

(3)在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，并让它们分别从同一斜面相同）高度滚下，该实验看到的现象是：____________________。

【答案】（1）木块运动距离大小（2）在质量相同时，钢球的速度越大，动能越大（3）在速度相同时，钢球的质量越大，动能越大   

【解析】(1)实验中通过木块运动距离大小来反映钢球动能大小，木块被撞击后移动的距离越远，钢球具有动能越大；

(2)动能的大小与质量和速度有关，若要探究动能的大小与速度的关系，需控制钢球的质量相同，速度不同，得出的结论是：在质量相同时，钢球的速度越大，动能越大；

(3)选质量不同的两个钢球，使两球从斜面的相同高度滚下来。得出的结论是：在速度相同时，钢球的质量越大，动能越大。

5.下面是探究“动能大小与哪些因素有关”的实验，请补全下面实验过程：

（1）在探究动能大小与物体质量关系时，应使小球的质量不同，到达斜面底端时的_______相同。

（2）如图甲、乙所示，质量为m的小球与质量为2m的大球，从同一斜面的同一高度由静止释放，观察到大球将木块推出的距离较远，由此可得到的结论是：当速度相同时，质量越大，_______．甲图中木块被推动时所受摩擦力大小等于乙图中木块被推动时所受摩擦力大小。

（3）在探究动能大小与物体运动速度的关系时，应将甲图与_____图比较，其中甲图中木块被推动的距离较远。

【答案】（1）速度（2）动能越大  （3）丙。

【解析】（1）在探究动能大小与物体质量关系时，保持斜面高度不变，让质量不同的小球到达斜面底端速度相同。

（2）如图甲、乙所示，质量为m的小球与质量为2m的大球，从同一斜面的同一高度由静止释放，观察到大球将木块推出的距离较远，由此可得到的结论是：当速度相同时，质量越大，动能越大．甲图中木块被推动时所受摩擦力大小等于乙图中木块被推动时所受摩擦力大小。因为同一木块对水平面压力相同，受到摩擦力一定。

（3）在探究动能大小与物体运动速度的关系时，需要质量不变，斜面高度变化，应将甲图与丙图比较，其中甲图中木块被推动的距离较远。

6．如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上同一木块。

（1）本实验探究的是　　（木块/小车/斜面）的动能与　　的关系，实验中是通过观察　　来比较动能大小的。

（2）第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块　    　

（3）若操作正确，第二次实验木块最终的位置如图乙所示，则此实验的结论是：　    　

（4）若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加的一个器材是　　（选填“砝码”、“毛巾”或“测力计”）。

（5）若水平面完全光滑，那么该实验探究还能否顺利进行？　　（选填“能”或“不能”）。此时的小车将一直做　   　运动（假设轨道足够长）

【答案】（1）小车；速度；木块移动的距离；（2）恢复到原位置；（3）在质量相同的情况下，速度越大，动能越大；（4）砝码；（5）不能；匀速直线。

【解析】（1）由图知，两相同小车分别从同一斜面不同高度由静止滑下，小车的质量相同，初速度不同，所以可探究动能与小车的初速度关系；

实验中通过小车推动木块移动的距离来反映动能的大小；

（2）在实验的过程中，通过木块滑动的距离来判定动能的大小，故重新实验时，应把木块恢复到原位置；

（3）由图可知，甲撞击木块移动的距离远，故结论为：在质量相同的情况下，速度越大，动能越大。

（4）要探究动能大小与质量关系时，要控制小球的速度相同，改变小球的质量，因此要添加一个器材是不同质量的小球即砝码。

（5）如果接触面绝对的光滑，没有摩擦，小车的速度不会改变，永远保持匀速直线运动。

7.在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是                                           。

(2)从上表数据可以看出，实验中控制了         相同，从而探究动能与        的关系。

(3)第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做        J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用        同学的建议。

(4)由上述实验数据和现象可得出结论：                                                    。

【答案】（1）让钢球从高处摆下；（2）速度；质量；（3）0.06；甲；（4）速度一定时，质

量越大，动能越大；

【解析】（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能.

（2）让小球从斜面的同一高度处释放，使小球到达最底端的速度相同，从而探究动能与质量的关系.（3）由题意可知，钢球的重力为：G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N，

钢球下降的距离为：h=30cm=0.3m，

钢球的重力做的功，即钢球获得的动能，大小为：

E=Gh=0.2N×0.3m=0.06J.

上面的两次实验是在速度一定时，改变物体的质量，探究动能的大小，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，因此改变木板的长度，应采用甲的建议；

（4）有表中的数据知：速度一定时，质量越大动能越大。

8.图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。

（1）实验原理：

①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越_______。

②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越________。

（2）实验现象：

①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越________。木块运动的距离越长。

②同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_________，木块运动的距离越长。

【答案】（1）大（2）大（3）高（4）大

【解析】（1）①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；

②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；

（2）①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。

9.（2020湖北孝感）如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。

(1)原理：运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于____（选填“控制变量法”或“转换法”）。

(2)步骤：

①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越______，木块B被撞得越远；

②改变钢球的质量，让不同的钢球从___ （选填 “同一”或“不同”）高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远。

(3)结论：通过多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能________。

【答案】  (1) 转换法    (2) 大     同一    (3)越大

【解析】(1)动能与距离是两个不同性质的物理量，物体A动能大小用木块B被撞的远近来反映，属于转换法。

(2)钢球A在斜面上做的是加速运动，高度h越高，钢球A到达水平面时的速度越大。

探究动能大小与物体质量的关系，应使用不同质量的钢球进行实验，控制不同钢球到达水平面时的速度相同，即控制不同钢球从同一斜面同一高度由静止释放，比较木块B被撞得距离远近。

（3）动能大小与物体的运动速度和质量有关，运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。