2024年中考物理实验(全国版)：探究物体的动能跟哪些因素有关（解析版）.pdf

实验1 4 探究物体的动能跟哪些因素有关基础考点梳理1.实验装置【分析和论证】探 究1中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与速度有关，速度越大，动能越大探究2中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与质量有关，质量越大，动能越大实验结论】物体动能大小与物体的质量和运动速度有关：质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大实验方法】(1)转换法：通过小球推动木块运动的距离来反映小球动能大小，推动木块运动距离越远，小球的动能越 大；(2)控制变量法：探究动能大小与质量的关系(控制小球速度不变，将质量不同的两小球，从同一高度由静止释放，小球质量越大，撞击后木块运动的距离越大，小球动能越大)探究动能大小与速度的关系(控制小球质量不变，将质量相同的两小球，从不同高度由静止释放，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越大，小球动能越大)交流与讨论】(1)使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放(重力势能转化为动能).(2)将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速 度。

3)将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度.(4)实验推理：当水平面绝对光滑时，木块将一直做匀速直线运动(力不是维持物体运动状态的原因，而是改变改变物体运动状态的原因)5)水平面绝对光滑时对实验的影响评估：钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较6)钢球在水平面上不能立即停下的原因：钢球具有惯性.(7)木块最终停止的原因：受到摩擦力的作用(力是改变物体运动状态的隙因)8)实验中能量的转化.小球从斜面上由静止下落，下滑过程中重力势能转化为动能和内能；木块在水平面上运动时动能转化为内能钢球在运动过程中机械能不守恒，机械能减少量最终转化为内能9)实验改进：木块被撞后滑出木板的解决办法：换更长的木板.木块质量较大，确保实验现象较明显的方法：增大钢球滚下的高度10)实验结论的应用：生活中超载、超速问题(超速；速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大)典型例题赏析实验结论：物体动能与物体的质量和速度有关.(1)质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大.(2)速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大.1.为了探究“物体的动能跟哪些因素有关”，实验小组的同学们利用斜面、金属球、木块等器材在同一水平面上开展了探究活动.(1)让金属球在斜面上由静止开始滚下，金属球的起点位置越高,到达斜面底端的速度越大.(2)实验时将木块放在水平面，金属球由静止开始沿斜面向下运动，撞击木块并与木块一起运动一段距离后静止.金属球动能的大小是通过小球推动木块滑行距离大小来反映的.要 点1.金属球获得动能的操作：金属球从斜面某高度由静止释放的重力势能转化而来，下滑的高度越高，动能越大，到达斜面底部的速度越大（3）实验小组进行了三次实验如图所示：分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是质量一定时,小球的速度越大,则动能越大。

分析乙丙 两图实验现象.让不同质量的金属球从同一斜面的同一高度由静止滚下，目的是探究动能 大 小 与 质量之间的关系.可初步得到的结论是小 球 高 度 一 时.小球的质量越大.则动能越大.（4）（真实情境）另一小组在结束图甲操作后再进行图乙操作时，发现金属球撞击木块后一起滑出了木板.为了使木块不滑出木板，在不改变木板长度的情况下，且仍能与图甲对比分析，可行的操作方法是增大木板 的 粗 轴 程 度.要点2.木块被撞后“滑出”木板的原因：木块运动的距离较长即金属球的动能过大.（5）（生活应用）（2021天津改编）用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 超载（选填 超载 或“超速”）行驶时危险性大的原因，根据实验探究请解释车辆限速的原因.速度大,动能大.紧急刹车时.距离大.因此危险一（6）（科学推理）（2022绥化）若斜面下方水平面绝对光滑，本实验一不能（选填“能”或“不能”）达到探究的目的.票点3.关键点解读：绝对光滑牛顿第一定律，物体将一直做匀速直线运动，实验现象无法观察.（7）（装置改进）（2022甘肃改编）另一小组在探究动能的大小的影响因素时，让金属球由静止释放的场景如图丁所示该实验中金属球的动能由 小球的重力势能 转化而来，图丁探究的是物体的动能与 速度（选填“高度”“速度”或“质量”）的关系.要点4.原装置图的不足：金属球从斜面下滑过程中会与斜面摩擦，将金属球的重力势能转化为动能和内能，机械能损耗较大.2.小 明 学 完 合理利用机械能一节后，对 探 究“动能大小与哪些因素有关”的实验进行了改进，如图甲所示，器材有：固定在竖直墙面上的轻质弹簧、粗糙的长木板、质量不同的钢球m i和 m2（m im2）、木块一个。

不计钢球撞击木块前的能量损失）请回答下列问题：（1 ）探究动能与速度关系时，用钢球m i压缩弹簧至最短，释放钢球，弹簧对钢球施加的 弹 力使钢球由静止变为运动，这一过程弹簧的 弹性势 能转化为小球的动能,木块被钢球撞击后运动了一段距离 si；（2）为了改变钢球m i的速度，你的操作是：改变弹簧的压缩程度的大小，释放钢球，如图乙所示木块被钢球撞击后运动的距离是S2,比较S1和 S2可得出结论：在质量一定时，速度越大，动 能 越 大3）探究动能与质量关系时，小明设计的实验操作是：分别用钢球m i和 m2压缩弹簧至最短，释放钢球，观察木块被钢球撞击后运动的距离请你分析小明的实验设计是否可行？不 可 行（选 填“可行”或“不可行”）,理由是：弹簧的压缩程度相同，钢 球 的 动 能 相 同解 答】解：（1 ）探究动能与速度关系时，用钢球m i 压缩弹簧至最短，弹簧发生了弹性形变，产生了弹力，弹力作用在钢球上，使钢球由静止变为运动；弹簧发生弹性形变后具有弹性势能，钢球被弹开的过程中，钢球的动能增大，弹簧的弹性势能转化为钢球的动能；（2）钢球的质量不变，为了改变钢球m i 的速度，需要改变弹簧的弹性势能的大小，即改变弹簧的压缩程度的大小；根据转换法可知，实验中通过木块移动的距离来判定动能的大小，木块移动的距离越远，动能越大；由图可知，S1S2,结论为：在质量一定时，速度越大，动能越大；（3）若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。

故答案为：（1）弹；弹性势；（2）改变弹簧的压缩程度的大小；在质量一定时，速度越大，动能越大;（3）不可行；弹簧的压缩程度相同，钢球的动能相同3.十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽 车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小 车（模拟货车）木 块（模拟被追尾车辆）、祛码若干、坡度固定的斜面将小车从如图甲所示的A 处自由释放，小车在水平面上运动一段距离si后停止，si可视为刹车后运动的距离将木块静置于小车右侧所在的位置B 处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾请回答下列问题：（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B 处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离S2,这表明货车超速 会（选 填“会”或“不会”）产生追尾的危害本实验可用木块 运 动 的 距 离 反映追尾的危害程度;（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将祛码固定在小车上，仍 从 A处释放小车，观察小车的运动情况逐次增加祛码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s i,均未与木块撞击。

小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随 质 的逐次增大而增大,但仍未追尾,原 因 可 能 是 小 车 此 时 速 度 还不够大;（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害操作：将装有祛码的小车放在斜面 顶 端（选 填“A处”或“顶端”）释放，观察木块被撞击后运动的距离；请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出若木块运动的距离比 乙 图（选 填“甲图”“乙图”或“丙图”）中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度4）本实验中应用到的实验方法为控制变量法和 转 换 法解答】解：（1 ）小车撞击木块并与木块共同运动一段距离，是 小 车“追尾”木块的结果，因此这表明货车超速会产生追尾的危害，追尾的危害程度越大，木块被推动移动的距离越远，因此本实验可用木块运动的距离反映追尾的危害程度；（2）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；每次小车都从A处释放，每次到达斜面底端时，速度相同，小车逐次增加祛码的个数，使得小车的质量逐次增加，因此小车的动能逐次增大，但小车相比探究（1）降低了释放的高度，使得小车到达斜面底端时，速度减小，因此第2次探究，小车均未与木块撞击的原因可能是小车的速度不够大；（3 ）探 究（2 ）中小车未与木块相撞是因为速度太小，结合探究（1 ）的情况，可以让小车从斜面的顶端释放，以增加小车到达斜面底端的速度，确保小车能撞击木块，由于要探究超载的危害，因此需要改变小车的质量，故操作如下：将装有祛码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离；若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度；(4)追尾的危害程度是通过木块被推动移动的距离体现的，这是转换法，本实验中应用到的实验方法为控制变量法和转换法。

故答案为：(1)会；距离；(2)质量；速度；(3)顶端；乙图；转换法4.“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示：将小车从斜面上高h 处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2 虚线框内的四个实验场景1)为探究小车动能与质量的关系，应选用场景和(选 填“”、“”或“”)进行实验；(2)若将场景和中的木块均移走，利用这两个场景可探究 阻 力 对物体运动的影响,并由此推断出，如 果 运 动 物 体 不 受 力 将 做 匀 速 直 线 运 动解答】解：(1)由图知，场景和场景中小车的质量相同，场景中小车最初所处的高度相同，且场景中小车的总质量更大，而场景中小车最初所处的高度最小；为探究小车动能与质量的关系，应控制小车到达水平面时的初速度相同(即释放时的高度相同)，而小车的质量不同，所以应让两质量不同的小车分别从同一斜面同高度由静止滑下，则由图中信息可知应选场景和；(2)若将场景和中的木块均移走，完全相同的两小车到达水平面时初速度相同，水平面的粗糙程度不同，小车的滑行距离不同，据此场景可以探究阻力对物体运动的影响；平面越光滑，小车运动的距离越长，如果运动物体不受力将做匀速直线运动。

故答案为：（1）；（2）阻力；做匀速直线运动5.汽车的超载、超速行驶很容易造成交通事故小东由此想要探究动能大小与质量、速度的关系实验过程如图，其中hih21 ）三次实验应让小球由静止开始滚下实验中，动能的大小是通过 木块移动的距离 来反映的;（2）甲、乙两次实验探究的是动能与 速度 的关系;（3）进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，由此可推断A、B 两球的质量关系是：mA mB.与乙图实验进行比较，可以得出：速 度 相同时,质量越大，动能越大为了实验安全，需改进丙图实验，再与乙图实验对比，在不改变木板长度的情况下，以 下 可 行 的 方 法 是 二 （填写正确选项前的字母）A.换用质量更小的钢球B.给水平。