人教版八年级物理下册第十一章《功和机械》学科核心素养实验题专题训练（含答案详解） 机械能的相关实验 专训 典型例题选讲 1．在“探究物体动能的大小与哪些因素有关“实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙两次实验。让 铁球从同一斜面上相同高度处由静止开始向下运动，然后与放在水平平面上的纸盒相碰，铁球与纸 盒在水平平面上共同移动一段距离后静止（实验中 s1  s2 ）。 （1）让铁球从同一斜面上相同高度处由静止开始向下运动的目的是：______； （2）该实验是通过观察______来比较铁球动能的大小，从而得出结论的； （3）通过两次实验可以得出的初步结论是：______。 【答案】 离 使铁球在水平平面上开始运动时的速度相等 铁球与纸盒在水平平面上共同移动的距 在速度相同时，质量越大，动能越大 【详解】 （1）[1]本实验探究的是动能与质量的关系，两铁球的质量不同，让两铁球从同一斜面上相同高度 处由静止开始向下运动，目的是使两铁球在水平平面上开始运动时的速度相等。 （2）[2]本实验采用转换法，通过观察铁球与纸盒在水平平面上共同移动的距离来比较铁球动能的 大小。 （3）[3]对比甲、乙两图，甲图铁球与纸盒在水平平面上共同移动的距离较大，可知在速度相同时， 质量越大，动能越大。 2．某同学研究“重力势能大小与哪些因素有关”的实验。如图所示，大小不同的铁球从各自的高度由 静止落下，掉在装有沙子的盘中。请根据图片回答： （1）根据图片所示，通过观察______来判断小球重力势能大小； （2）比较 A 与 B 两图，可以探究重力势能大小与小球______的关系； （3）比较 B 与 C 两图，可以探究重力势能大小与小球______的关系。 （4）该同学总结八年级学习的物理探究实验发现：当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办 法把它们的大小间接表示出来，如图所示探究动能的大小与什么因素有关。 该实验中小球动能的大小是通过观察比较物块 B______反映出来的，当要研究的物理量与多个因素 有关时，都要采用______法。在研究小球动能的大小与速度的关系时，就要多次改变速度的大小， 同时控制小球的______不变；如果要研究动能的大小与质量的关系，则需要控制小球撞击时的速度 不变，具体的控制方法是______。 【答案】 沙面的凹陷程度 高度 质量 在水平面上移动的距离长短 控制变量 质量 让质量不同的小球在斜面同一高度静止释放 【详解】 （1）[1]小球的重力势能越大，撞击沙子时沙子下陷的深度越深，所以我们可以通过沙面下陷的深 度来反映小球重力势能的大小。 （2）[2]比较 A 与 B 两图，两小球的质量相同，改变了下落的高度，所以研究的是重力势能和高度 的关系。 （3）[3]比较 B 与 C 两图，两小球下落高度相同，改变了小球的质量，所以研究的是重力势能和小 球质量的关系。 （4）[4]若小球动能越大，撞击木块时木块被撞出的距离越远，所以可以通过木块被撞出的距离来 反映小球动能的大小。 [5]若一个物理量被两个及两个以上的因素决定，研究某个因素和这个物理量关系时，所使用的方法 是控制变量法。 [6]在研究小球动能的大小与速度的关系时，根据控制变量法，应该保证质量不变，并改变速度。 [7]要研究动能的大小与质量的关系，应该改变质量，并通过让小球从斜面同一高度由静止滚下来保 证小球到达水平面时速度相同。 机械能的相关实验核心素养训练题 1．某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为 m、2m 两个钢球， 木块和斜面等。实验过程如图： (1)本实验是通过______来反映钢球动能大小的； (2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择______两图进行实验分析； (3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面______（填“相同高 度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越______。这 个结论可用解释汽车______（填“超速”或“超载”）带来的危害； (4)实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容?并说明理由。______。 2．小晶晶同学为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，设计了实验装置如图所示：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，得到了虚线框内的四个实验场景｡ (1)在用来研究超载安全隐患时，应选用场景①和___________（选填“②”､“③”或“④”）进行实验；交 通运输中，在速度相同情况下汽车的___________越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此 严禁汽车超载是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段； (2)在用来研究超速安全隐患时，应选用场景③和___________（选填“①”､“②”或“④”）进行实验；在 质量相同情况下汽车的___________越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超速 是减轻交通事故造成伤害的另一个重要手段； (3)在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越___________，木块被碰撞后在木板 上滑行的距离越长。这是利用___________（“控制变量法”或“转换法”）研究方法来判断动能的大小。 3．小明设计了如图 1 所示的实验装置探究“动能大小与哪些因素有关”，将小车从斜面上高 h 处由静 止释放，运动至水平木板上后与木块相碰撞。通过在同一小车中增减砝码、改变小车释放高度等方 式，得到了如图 2 所示的三个实验场景。 　　　 (1)本实验通过比较 ______ 来比较小车动能大小，下列实验中用到此方法的有 ______ ； A．鼓面上的纸屑弹跳越高，说明鼓面振幅越大 B．电阻一定时，探究电流与电压的关系 (2)场景②、③可用来探究动能大小与 ______ 的关系，实验时小车中所放置砝码的质量 100g m2 （选填“等于”或“不等于”）； (3)小明继续进行了实验，探究动能大小与另一个影响因素的关系。则场景①中小车高度 砝码质量 A． ______ m1 h1 ，所放置 可为 ______ 。 10cm 100g B． 7cm m2 C． 10cm m2 4．小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球 m 和 2m，分别 不从同的高度 h 和 2h 由静止开始放下，观察木块被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。 (1)小明通过观察__________来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是_______；若水平面绝对 光滑，本实验将______（能/不能）达到探究目的。 (2)由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与_____有关。 (3)小明由乙、丙两图得出实验结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？_______ （正确/错误），理由是：________。 5．在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让小球由静止开始沿斜面向下运动去撞击水平 面上的木块，实验步骤如图甲、乙、丙所示。 （1）实验中，木块被撞击后运动的距离越远，说明刚要撞击木块小球具有的动能越_____。 （2）若要探究动能大小与速度的关系，应选择图_____和_____（两空选填：“甲”、“乙”或“丙”）进 行实验。 （3）甲，乙，丙三幅图中，木块在水平面上从开始滑动到最后静止的过程中，木块受到水平面的 摩擦力的大小关系是_____，克服摩擦力做功最多的是_____ （4）本实验装置的水平面如果绝对光滑，将不能完成实验得出结论，原因是_____。 6．现有长木板、木块、钩码、弹簧测力计、小车、毛巾、棉布、斜面等实验器材。 (1)小明选择其中部分器材，组装后如图 A 所示，他想研究的问题是___________，实验中毛巾的作 用是改变___________拉动木块，观察比较图甲、乙可知___________。 (2)小宇选择其中部分器材进行“探究阻力对物体运动的影响”的实验，如图 B 所示，实验中让同一小 车从同一斜面的同一高度处滑下的目的是使小车___________；三次实验中小车静止时的位置如图 所示。通过观察比较实验现象，并进一步推理可知若水平面绝对光滑，则小车会___________。 (3)小华想探究“动能大小与哪些因素有关”，他选择器材做了图 C 所示的实验，该实验的目的是研究 小车的动能的大小与___________的关系，根据观察的实验现象可得出的实验结论是___________。 7．在研究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球 钻入水平面上的硬纸盒，如图甲、乙所示。请完成以下实验。 (1)通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近，可得出：质量相同时，物体的 ________ 越大， 动能越大。对比甲、乙两次实验还可以得出：质量相同时，物体位置越高，重力势能 ________ 。 在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力 ________ （选填“相同＂或“不同”）。 (2)如果做图乙实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏，改进图乙实验再 与图甲实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下 ________ 方法。 A．换用质量更小的钢球 B．给水平木板铺上毛巾 C．适当降低钢球的高度 D．换用一个较重的硬纸盒 (3)若要探究影响动能大小的另一因素，具体的操作方法是；选择两个不同的钢球，从同一斜面的 _ _______ （选填“相同”或“不同”）高度由静止滑下。 (4)小阳在原硬盒的上表面粘上砝码，设计了如图丙所示实验，探究影响滑动摩擦力大小的因素，通 过比较甲、丙两次实验可得出：滑动摩擦力大小与 ______ 有关。 8．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次 实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸 盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 （1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证铁球到达水平面的______相同，为了达到这一目 的所采取的具体操作方法是使小球______； （2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：物体质量相同时，______； （3）三次实验中，碰撞前动能最小的是图______（选填“甲”、“乙”或“丙”）中的小球，原因是_____ _； （4）小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑 下，比较在不同表面滑行的距离（如下表），小车在三个表面克服摩擦力做功______（选填“相等” 或“不