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中考物理專題《動(dòng)(熱)能實(shí)驗(yàn)》考題歸類
動(dòng)(勢(shì))能實(shí)驗(yàn)是中考的常考點(diǎn)，著重考查實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻骄磕芰蛣?chuàng)新能力。動(dòng)能實(shí)驗(yàn)考題一般為教材實(shí)驗(yàn)“探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)”的再現(xiàn)或演變，勢(shì)能實(shí)驗(yàn)考題為教材中沒(méi)有的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)方法與動(dòng)能實(shí)驗(yàn)類似)，一會(huì)應(yīng)用轉(zhuǎn)換法，通過(guò)物體對(duì)外做功的多少反映不易直接觀察和測(cè)量的物體動(dòng)能或勢(shì)能的大小;二會(huì)應(yīng)用控制變量法，設(shè)計(jì)操作步驟、分析處理數(shù)據(jù)或現(xiàn)象、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，解答相關(guān)問(wèn)題。現(xiàn)將動(dòng)(勢(shì))能實(shí)驗(yàn)考題整合歸類，以供復(fù)習(xí)備考參考。
一、探究動(dòng)能
實(shí)驗(yàn)多用斜面上的物體或擺球與水平面上靜置的其他物體組成實(shí)驗(yàn)裝置，利用運(yùn)動(dòng)物體對(duì)外做功，通過(guò)推動(dòng)其他物體運(yùn)動(dòng)距離的大小來(lái)比較判定物體動(dòng)能的大小。研究動(dòng)能與速度的關(guān)系時(shí)，控制質(zhì)量相同，改變速度，讓同一物體從斜面的不同高度或不同的下擺高度由靜止釋放;研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，控制速度相同，改變質(zhì)量，讓不同質(zhì)量的物體從同一斜面的同一高度或相同的下擺高度由靜止釋放。
例1 如圖1所示，在探究物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，讓同一小車分別從同一斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊水平面上同一木塊。

(1)本實(shí)驗(yàn)探究的是 (選填“木塊”“小車”或“斜面”)的動(dòng)能與 的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)觀察 來(lái)比較動(dòng)能大小的。
(2)第一次實(shí)驗(yàn)的情景如圖1甲所示，在進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先將撞出的木塊 。
(3)若操作正確，第二次實(shí)驗(yàn)?zāi)緣K最終的位置如圖1乙所示，則此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是 。
(4)若要探究物體動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，則需要不同質(zhì)量的小車從斜面 高度由靜止滑下，并觀察記錄。
解析:本題基本上屬于教材實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)，將原實(shí)驗(yàn)裝置“斜面+鋼球+水平面上的木塊”變?yōu)椤靶泵?小車+水平面上的木塊”，利用小車推動(dòng)木塊探究動(dòng)能。
(1)本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車;“同一小車”，說(shuō)明小車的質(zhì)量不變;“分別從同一斜面的不同高度由靜止釋放”，說(shuō)明小車從斜面上滑下與木塊碰撞前的速度不同，故實(shí)驗(yàn)探究的是小車的動(dòng)能與速度的關(guān)系。小車從斜面上滑下撞擊木塊做功，做功越多，木塊被撞得越遠(yuǎn)(移動(dòng)的距離越大)，小車具有的動(dòng)能越大，故實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)觀察木塊移動(dòng)的距離來(lái)比較動(dòng)能大小的。
(2)實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)木塊移動(dòng)的距離來(lái)判定動(dòng)能的大小，故在進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將撞出的木塊放到原來(lái)的位置(恢復(fù)到原位置)。
(3)比較兩次實(shí)驗(yàn)情景可知，同一小車從斜面上靜止釋放的高度 ，則小車與木塊碰撞前的速度 ;同一木塊在水平面上滑行距離: ，則小車的動(dòng)能 ，故可得出結(jié)論:質(zhì)量相同時(shí)，速度越大，動(dòng)能越大。
(4)由控制變量法可知，要探究物體動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，則需要控制速度相同即高度相同，讓不同質(zhì)量的小車從斜面相同高度由靜止釋放。
例2 實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用圖2所示的裝置探究“物體動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系”。將鋼球從某一高度由靜止釋放，鋪球擺到豎直位置時(shí)，撞擊水平木板上的木塊，將木塊撞出一段距離。

(1)本實(shí)驗(yàn)使鋼球獲得動(dòng)能的操作方法是 ，鋼球動(dòng)能的大小是通過(guò)觀察 來(lái)判斷的。
(2)從表中數(shù)據(jù)可以看出，他們讓質(zhì)量不同的鋼球從相同高度擺下，使鋼球到達(dá)豎直位置的 相同，從而探究動(dòng)能與 的關(guān)系。
(3)在第3次實(shí)驗(yàn)中，木塊被撞后滑出木板，需要重做第3次實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)建議換用同樣較長(zhǎng)的木板，乙同學(xué)建議換一個(gè)較大的木板，丙同學(xué)建議降低鋼球下擺的高度。你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用 同學(xué)的建議。
(4)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可得出結(jié)論: 。
解析:本題屬于教材實(shí)驗(yàn)的演變，將原實(shí)驗(yàn)裝置“斜面+鋼球+水平面上的木塊”變?yōu)椤皵[球+水平面上的木塊”，利用擺球撞出木塊探究動(dòng)能。
(1)本實(shí)驗(yàn)中，鋼球擺動(dòng)撞擊木塊做功，做功越多，木塊被撞得越遠(yuǎn)(滑行距離越大)，說(shuō)明鋼球的動(dòng)能越大。因此，使鋼球獲得動(dòng)能的操作方法是讓鋼球從高處擺下;鋼球動(dòng)能的大小是通過(guò)觀察木塊滑行的距離來(lái)判斷的。
(2)由表中數(shù)據(jù)可知，鋼球的質(zhì)量不同，下擺高度相同，到達(dá)豎直位置時(shí)速度相同，故實(shí)驗(yàn)探究的是動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系。
(3)在第3次實(shí)驗(yàn)中，木塊被撞后滑出木板，應(yīng)換用同樣較長(zhǎng)的木板，即采用甲同學(xué)的建議。若采用乙同學(xué)的建議;換用的木板與原木板的粗糙程度不同，木塊受到的摩擦力不同，則通過(guò)比較木塊滑行的距離判定鋼球動(dòng)能的大小會(huì)產(chǎn)生誤差;若采用丙同學(xué)的建議，降低鋼球下擺的高度，會(huì)使鋼球到達(dá)豎直位置時(shí)的速度變小，則不能保持“速度不變”的實(shí)驗(yàn)條件。
(4)由表中數(shù)據(jù)可知，鋼球下擺高度相同，則其到達(dá)豎直位置時(shí)的速度相，質(zhì)量不同，木塊滑行距離不同，則其動(dòng)能不同，分析動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系、可得出：當(dāng)速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。
二、探究重力勢(shì)能
實(shí)驗(yàn)多用重物與可移動(dòng)物體或形變明顯的物體組成實(shí)驗(yàn)裝置，利用位于高處的物體下落