專題十四探究物體的動能、重力勢能跟哪些因素有關知識點1：探究物體的動能跟哪些因素有關【實驗猜想】動能大小可能跟物體的質量、速度有關。【實驗圖示】【實驗步驟】（1）如圖甲所示，讓質量為m的小球從斜面上高度為h處由靜止滑下，運動到水平面上后撞擊小木塊，測量小木塊在水平面上滑行的距離，并將相關數據填入表格;（2）如圖乙所示，讓質量為m的小球從同一斜面上高度為2h處由靜止滑下，運動到水平面上后撞擊同—位置的同小本塊測量小木塊在水平面上滑行的距離，并將相關數據填入表格;（3）如圖丙所示，讓質量為2m的小球從同一斜面上高度為2h處由靜止滑下，運動到水平面上后撞擊同一位置的同—小木塊，測量小木塊在水平面上滑行的距離，并將相關數據填入表格。物理方法：轉換法、控制變量法（1）轉換法∶小球的動能大小無法直接觀察，實驗中將小球的動能大小轉換為被撞擊木塊運動距離的大小，這是轉換法的應用。（2）控制變量法∶實驗中應注意控制變量法的應用。探究動能大小與速度的關系時，應保證小球質量相同，到達水平面的速度不同，即圖甲、乙;探究動能大小與質量的關系時，應控制小球到達水平面的速度相同，質量不同，即圖乙、丙。還要注意保持其他因素不變，如實驗過程中要使用同一個斜面（粗糙程度、傾角不變）、被撞擊的是同一個木塊等。知識拓展：從斜面滑下的物體的速度小球在光滑斜面上由靜止開始滾下，到達斜面底端時的速度大小只與起點的高度有關，高度越高，到達底端時的速度就越大，與其他因素無關;因此質量不等的小球從斜面的同一高度由靜止釋放，運動到水平面時，它們的速度大小相等。【實驗結論】物體動能的大小與物體的速度和質量有關，速度越大，質量越大，物體所具有的動能就越大。知識點2：探究物體的重力勢能跟哪些因素有關【實驗猜想】重力勢能可能跟物體的高度、質量有關。【實驗圖示】【實驗步驟】（1）如圖甲、乙所示，將質量相等（均為m）的重物分別從不同高度（高度分別為h和2h）由靜止釋放，記錄這兩次實驗小桌陷下去的深度;（2）如圖乙、丙所示，將質量不等（分別為m和M）的重物從相同高度（均為2h）由靜止釋放，記錄這兩次實驗小桌陷下去的深度。【注意事項】（1）實驗操作時，要注意使重物下落后擊中小桌的中部，以免小桌發生歪斜，影響陷入深度的測量。（2）每次實驗后要將實驗小桌恢復原樣放置。物理方法：轉換法、控制變量法（1）轉換法∶重物的重力勢能大小無法直接觀察，實驗中將重物的重力勢能大小轉換為被撞擊的小桌陷入沙子的深度，這是轉換法的應用。（2）控制變量法∶實驗中應注意控制變量法的應用。探究重力勢能大小與高度的關系時，應保持重物質量相同，高度不同，即圖甲、乙;探究重力勢能大小與質量的關系時，應控制高度相同，質量不同，即圖乙、丙。【實驗結論】物體的重力勢能與物體的質量和高度有關，質量越大，高度越高，物體所具有的重力勢能就越大。探究物體的動能、重力勢能跟哪些因素有關1．小明在“探究物體的動能大小跟哪些因素有關”的實驗中，他用質量不同的兩個鋼球m和M（M的質量大于m），分別從不同的高度h和H（H＞h）靜止開始滾下，觀察木塊B被撞擊后移動的距離，實驗過程如圖1所示。（1）小明通過觀察木塊B移動的距離長短，來判斷小球動能的大小，這種研究方法是（選填“控制變量法”或“轉換法”）。若水平面絕對光滑，本實驗將（選填“能”或“不能”）達到探究目的。（2）由圖1甲、乙兩圖可得實驗結論：物體的動能大小與有關。（3）小明根據圖1甲、丙兩圖得出結論：物體的動能大小與質量有關，他的看法是否正確？（選填“正確”或“錯誤”），理由是：。（4）小明聯想到“探究阻力對物體運動的影響”時，也用到了斜面，讓小車從同一斜面的頂端由靜止滑下，比較在不同表面滑行的距離（如表），小車在三個表面克服摩擦力做功（選填“相等”或“不相等”）。表面毛巾棉布木板摩擦力最大較大最小小車運動距離最近較遠最遠2．圖甲是小洛探究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓質量不同的鋼球從斜面上同一高度由靜止釋放，撞擊水平面上的同一木塊。圖乙是小陽探究“阻力對物體運動的影響”的實驗裝置，實驗中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止釋放，在粗糙程度不同的平面上運動。（1）這兩個實驗中都讓物體從同一斜面的同一高度由靜止釋放，其目的是。（2）設計甲實驗的目的是研究鋼球動能的大小與的關系，實驗中通過觀察，從而間接判斷鋼球的動能大小，這種研究方法是（選填“控制變量法”或“轉換法”）。（3）乙實驗中通過觀察小車在粗糙程度不同的平面上運動距離的遠近，可知：水平面越光滑，小車運動的距離越，在此基礎上進行推理得出，在理想情況下，運動的物體如果，將會一直運動下去。（4）小陽同學通過上面的探究學習，思考了一個問題：當自己蕩秋千蕩到右側最高點時，如果自己受到的力全部消失，自己將會處于怎樣的運動狀態呢？他做出了以下猜想，你認為其中正確的是。（圖中的“?”表示小陽同學）3．李燁在探究“物體動能大小與哪些因素有關”的實驗中，選擇了質量不同的兩個小球、斜面和木塊等器材。（1）甲圖實驗中，探究的“動能”是指。A．小球在斜面上時的動能B．小球撞擊木塊時的動能C．小球撞擊木塊后的動能D．小球在剛釋放時的動能（2）為控制小球到達水平面時的速度相等，李燁應讓不同質量的小球從斜面的（選填“不同”或“相同”）高度處釋放；用甲圖中的裝置（選填“能”或“不能”）探究動能大小與速度的關系；實驗過程中是通過來反映小球的動能大小。（3）被碰撞的木塊在水平木板上滑行一段距離后停下，設木塊克服摩擦力做功為Wf，碰撞后木塊獲得的動能為Ek，忽略空氣阻力，則WfEk（選填“＞”“＜”或“＝”）。（4）李燁還想用質量不同的小球將同一彈簧壓縮相同程度后由靜止釋放，撞擊同一木塊，探究小球的動能大小與質量的關系，如乙圖所示，這個設計方案（選填“可行”或“不可行”）。4．如圖所示，在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，小強將不同金屬球從斜面的某一高度由靜止開始滾下，推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下，完成甲、乙、丙所示的三次實驗。（1）金屬球在滾下斜面的過程中，它的能轉化為動能。（2）物塊被撞擊得越遠，說明金屬球到達水平面時的動能就越；這種比較動能大小的研究方法是（選填“轉換法”或“控制變量法”）。（3）要探究動能與速度的關系應選用兩圖，結論是：當質量相同時，速度越大，動能越。（4）甲、乙兩圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是使小球到時水平面時具有相同的。（5）如圖丁所示是交通管理部門對不同車型設定的最高速度，由“十次車禍九次快”“安全駕駛莫超載”可知事故的原因是超載或超速。用甲、丙兩圖的實驗現象所得到的結論，可以解釋汽車（選填“超載”或“超速”）行駛時危險性大的原因。5．小明利用以下器材：中間有溝槽的木質軌道，如圖甲所示，其中AB部分傾斜并與平直部分BC平滑連接，溝槽較光滑）、大小與溝槽相當的玻璃球、鐵球各一個，輕質彈簧、刻度尺各一個，開展了探究“動能大小與哪些因素有關”的活動。實驗步驟如下：步驟1：讓質量為m1鐵球從斜面高h1處自由滑下，記錄彈簧被壓縮的長度x1。步驟2：讓質量為m2鐵球從斜面高h1處自由滑下，記錄彈簧被壓縮的長度x2。步驟3：讓質量為m1鐵球從斜面高h2處自由滑下，記錄彈簧被壓縮的長度x3。（1）利用這套器材進行實驗時，可以通過比較來比較小球動能的大小。（2）步驟（選填“1”“2”或“3”）兩個步驟是為了研究動能與質量大小的關系，步驟（選填“1”“2”或“3”）兩個步驟是為了研究動能與速度大小的關系。（3）若彈簧可以自由伸縮，壓縮的彈簧可以將小球向上彈回，說明發生彈性形變的物體具有能。小球離開彈簧后可以繼續向上運動，但是每一次反彈的高度逐漸變小，說明此過程小球機械能（選填“增大”“減小”或“不變”）。（4）根據實驗結論和生活經驗，在發生汽車碰撞事故時，事故的嚴重程度與下列哪個因素無關。A.載重大小B.車速大小C.是否系安全帶D.是否安裝行車記錄儀6．如圖為某興趣小組“探究動能大小跟哪些因素有關”的實驗操作（步驟甲、乙、丙中小球質量分別為m、2m、3m）。（1）讓小球從同一高度由靜止開始滾下，目的是使小球到達水平面時具有相同的。（2）實驗中通過比較木塊B被小球撞擊后移動的距離來判斷小球具有動能的大小，這種方法在物理學中屬于（選填“控制變量法”或“轉換法”）。（3）李華同學認為由實驗步驟乙和實驗步驟丙可以判斷動能大小與速度的關系，你認為該觀點是的（選填“正確”或“錯誤”），理由是。（4）通過比較步驟甲和步驟乙，可以初步得到的結論是：。7．每周五是某中學學生的社團活動日，“有趣的物理”社團的同學們設計了如圖甲、乙所示的實驗，來探究動能的大小與哪些因素有關。（1）該實驗是通過觀察來比較小球動能的大小，從而得出結論的。（2）分析比較甲、乙兩次實驗，得出的結論是。這個結論可用于解釋汽車（選填“超速”或“超載”）帶來的危害。（3）探究動能與速度的關系時，應選擇讓質量的鋼球從斜面高度的位置開始運動。（均選填“相同”或“不同”）（4）本實驗裝置的水平面如果絕對光滑，還能得出結論嗎？，理由是。8．芳芳設計用如圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關”，其中擺線的長度L相同，小球A、B的質量mA＜mB，懸線與豎直方向之間的夾角θ1＜θ2。（1）小球按圖示位置由靜止釋放，當小球擺動到豎直位置時，恰好與靜止在水平面上的木塊C發生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止，本實驗中通過比較反映撞擊木塊C前小球動能大小，這種研究方法叫（選填“控制變量法”或“轉換法”）；（2）圖甲、乙中，同時由靜止釋放A、B兩球，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置，這表明兩小球在擺動過程中任一時刻速度大小與小球的無關；（3）根據乙、丙所示的探究過程，芳芳觀察到如圖丙中木塊C被撞得更遠，可得出結論：小球的動能大小與（選填“速度”、“高度”或“質量”）有關；（4）若水平面絕對光滑且足夠長，木塊C被撞擊后，它將做直線運動。9．為了模擬研究汽車超載和超速帶來的安全隱患，小明同學設計了如下圖所示的探究實驗：將A、B、C三個小球先后從同一裝置高分別為hA、hB、hC的位置滾下（mA＝mB＜mc，hA＝hC＞hB），推動小木塊運動一段距離后停止。請你根據生活經驗和所學的物理探究方法，回答：（1）在圖甲和圖丙實驗中，A球、C球剛滾到水平面時的速度。（選填“相等”或“不相等”）（2）小球推動小木塊運動的距離越大，表示安全隱患。（選填“越大”、“不變”或“越小”）（3）用來研究超載安全隱患時，我們應選擇兩個圖所示實驗進行比較。（4）用來研究超速安全隱患時，我們應選擇兩個圖所示實驗進行比較。（5）實驗中，小球碰撞木塊后繼續向前運動，木塊在水平木板上滑動一段距離后停下，設碰撞前一瞬間小球的動能為E0，木塊克服摩擦力所做的功為W，則E0W（選填“＞”、“＜”或“＝”）。10．如圖為某學習小組“探究動能大小跟哪些因素有關”的實驗操作（步驟甲、乙、丙中小球質量分別為m、2m、3m）。（1）讓小球從同一高度由靜止開始滾下，目的是使小球到達水平面時具有相同的。（2）實驗中通過比較木塊B被小球撞擊后移動的距離s來判斷小球具有動能的大小，這種方法在物理學中屬于（選填“控制變量法”或“轉換法”）。（3）小華認為由實驗步驟乙和實驗步驟丙可以判斷動能大小與速度的關系，你認為該觀點是（選填“正確”或“錯誤”），理由是。（4）通過比較步驟和可以判斷動能大小與物體質量的關系。11．“十次事故九次快”說明汽車超速會帶來危害，汽車“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁禍首，超速與超載嚴重危害了道路交通安全。小明通過實驗探究貨車超速與超載在追尾事故中的危害，用到的器材有：小車（模擬貨車）、木塊（模擬被追尾車輛）、砝碼若干、坡度固定的斜面。將小車從如圖甲所示的A處自由釋放，小車在水平面上運動一段距離s0后停止，s0可視為剎車后運動的距離。將木塊靜置于小車右側所在的位置B處，表明符合核載量并在限速內的貨車不會對前車追尾。請回答下列問題：（1）探究貨車超速的危害：如圖乙所示，木塊置于B處，小車由斜面頂端釋放，撞擊木塊并與木塊共同運動一段距離s1，這表明貨車超速（選填“會”或“不會”）產生追尾的危害。本實驗可用木塊運動的反映追尾的危害程度；（2）探究貨車超載的危害：如圖丙所示，木塊置于B處，將砝碼固定在小車上，仍從A處釋放小車，觀察小車的運動情況。逐次增加砝碼個數重復實驗，發現小車在水平面上運動的距離幾乎都為s0，均未與木塊撞擊。小明猜想：小車每次到達斜面底端時，雖其動能隨的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小車此時還不夠大；（3）由（2）問中的實驗看出小車超載幾乎不會追尾前車，但生活中貨車超載引起的追尾事故卻頻頻發生。請你在上述實驗的基礎上再設計一步實驗操作（木塊仍置于B處），證明貨車追尾前車會因超載帶來危害。①操作：；②請你對可能產生的現象進行合理預設，并指出僅因超載造成追尾的危害程度在實驗結果中是如何體現的？。12．在研究“物體動能與質量和速度的關系”實驗中，將鋼球從某一高度由靜止釋放，鋼球擺到豎直位置時，撞擊水平木板上的木塊，將木塊撞出一段距離。實驗次數鋼球質量m/g鋼球下擺高度h/cm木塊滑行距離s/cm1203035240306536030（1）本實驗使鋼球獲得動能的操作方法是。（2）從上表數據可以看出，實驗中控制了相同，從而探究動能與的關系。（3）第1次實驗時若不考慮能量損失，鋼球對木塊最多可做J的功；第3次實驗時，木塊被撞后滑出木板無法記錄數據，需要重做第三次實驗，甲同學建議換用同樣較長的木板，乙同學建議換一個較大的木塊，丙同學建議降低鋼球下擺的高度，你認為應當采用同學的建議。（4）由上述實驗數據和現象可得出結論：。13．小李在探究“彈簧彈性勢能的大小跟哪些因素有關”的實驗時，提出了如下猜想：猜想一：彈簧彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關；猜想二：彈簧彈性勢能的大小與彈簧的材料有關。為了驗證上述猜想，小李選用材料不同的三根彈簧A、B和C（長度和粗細均相同），一把長刻度尺，小球、木塊各一個，設計了如圖所示的實驗裝置進行探究。實驗中，木塊起始位置相同，實驗數據如下表所示。實驗序號所使用的彈簧彈簧形變量/cm木塊移動的距離/cm1彈簧A23.52彈簧A56.23彈簧A810.64彈簧B58.75彈簧C511.56彈簧C613.1（1）彈簧將小球彈開的過程中，彈簧的彈性勢能轉化為小球的能。（2）實驗中通過比較來判斷彈簧彈性勢能的大小。（3）為了驗證猜想一，應選擇表中1，2，3三組數據進行分析；由此得出的結論是：彈簧材料相同時，越大，彈簧的彈性勢能越大。（4）為了驗證猜想二，應選擇表中（填實驗序號，實驗序號間用逗號隔開）三組數據進行分析。（5）若水平面絕對光滑，則小李（選填“能”或“不能”）完成本實驗。14．如圖1所示，小明在工地上看到打樁機上被舉高的重錘能將樁打入地下。在學習了重力勢能的知識后，小明知道了這是由于被舉高的重錘具有重力勢能。那么什么因素會影響重力勢能的大小呢？對這個問題，小明提出了如下猜想。猜想一：物體的重力勢能與物體的質量有關。猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關。為了驗證上述猜想，他計劃利用小桌、沙子、質量不同的鐵塊和刻度尺進行實驗。如圖2所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊桌面的中心部位，記錄桌腿進入沙子的深度。（1）實驗中通過比較來判斷物體重力勢能的大小，依據是鐵塊對小桌越多，鐵塊具有的重力勢能就越大。（2）欽塊在空中下落的過程中，將重力勢能轉化為能。（3）按上述方案進行實驗，其實驗數據如表所示實驗序號鐵塊質量m/g鐵塊距桌面的高度H/cm桌腿進入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1為了驗證猜想一，需選擇表中（填實驗序號）三組數據進行分析；分析表中①②③的實驗數據，可得出的結論是。（4）小明根據實驗現象認為：鐵塊撞擊小桌進入沙子一段距離后都要停下來，所以鐵塊，小桌所具有的機械能最終都消失了，你認為小明的觀點是（選“正確”或“錯誤”）的，理由是。15．王哥莊大饅頭嶗山面塑是嶗山地區農村世代相傳的手工藝面制品，至今已有500余年的歷史，是青島當地具有代表性的非物質文化遺產。家住王研莊的學霸小何同學周末幫媽媽做大饅頭時發現：加面的瓢落在剛剛醒發好的面團上，面團上留下了痕跡。小何想到老師在課堂進行的實驗，他利用嶗山礦泉水瓶和面團模仿并完成的一系列力學實驗，實驗步驟和現象被小何同學用簡圖記錄下來，如圖所示。（1）瓶子放在面團上，面團上就會留下痕跡，說明：力可以改變。在方框中畫出礦泉水瓶從空中下落時的受力示意圖（用方塊代表礦泉水瓶即可）。（2）實驗①②對比，可以探究壓強與的關系，想要探究重力勢能大小與質量的關系可選擇實驗步驟（寫清實驗序號即可）進行對比分析。（3）對比實驗②③，可以獲得的實驗結論是。（4）《民法典》中規定“禁止從建筑物中拋擲物品”，生活中更要杜絕“高空拋物”這種嚴重危害公共安全的行為，“高空拋物”危害性大的原因，可通過分析實驗步驟（寫清實驗序號即可）得出的結論進行解釋。16．在探究“物體的重力勢能與高度、質量是否有關”的實驗中，小明準備了四塊相同的花泥，兩個體積相同但質量不同（m鋼＞m玻）的小球。（1）如圖甲所示，將鋼球、玻璃球從距花泥h1高處由靜止釋放，砸在花泥上，砸出深淺不同的痕跡，由圖可知，實驗的自變量是，控制不變的量是；（2）如圖乙所示，將鋼球分別從距花泥h1和h2（h1＞h2）高處由靜止釋放，砸在花泥上，砸出深淺不同的痕跡，據圖得出結論：當相同時，重力勢能與有關。17．在探究“重力勢能的大小與哪些因素有關”的實驗中，已知重物A、B、C的底面積相同，質量關系為mA＝mB＝mC＜mD。四個完全相同的木樁和四個從不同高度處釋放時的重物位置如圖甲所示，木樁被打擊后陷入沙中的情形如圖乙所示，重物C、D將木樁打入沙中的深度相同。（1）下表是該同學設計的探究重力勢能與物體釋放高度是否有關的記錄表格。請將表格中①、②的內容填寫完整：①；②；次數①物體釋放高度H②重力勢能大小E123（2）讓重物自由下落打擊在木樁上，通過觀察木樁陷入沙中的深度判斷（選填“重物”或“木樁”）的重力勢能大小，這種研究方法是（選填“控制變量法”或“轉換法”）；（3）比較A、B、C三個重物將木樁打入沙中的深度，可判斷重力勢能的大小和高度的關系，得出的結論是；（4）結合（3）中的實驗結論，通過比較D和（選填“A”“B”或“C”）兩個重物將木樁打入沙中的深度，小明認為重力勢能還可能跟質量有關。18．同學們利用沙子、小桌、重物、透明的箱子進行實驗探究。（1）如圖1所示，把小桌放在透明的沙箱中，讓重物從高處落下，撞擊小桌，觀察桌腿陷入沙子的深度，探究重力勢能的大小與哪些因素有關。①實驗探究的是（填“重物”或“小桌”）的重力勢能；②通過實驗，發現同一個重物從不同高度落下，高度越高，能夠對外做功越，說明它的重力勢能越；③若要探究重力勢能與質量的關系，應換用不同的重物，讓它們從高度落下，觀察桌腿陷入沙子的深度；（2）把重物按圖2所示方式分別放在小桌上，觀察小桌陷入沙子的深度，探究壓力作用效果與什么因素有關。①在分析壓力作用效果與壓力大小的關系時，應選擇兩次實驗進行比較；②在分析壓力作用效果與受力面積大小的關系時，應選擇兩次實驗進行比較。（3）上述探究過程中都是通過觀察桌腿陷入沙子的深度來得出要探究的問題，在物理中稱之為轉換法，請舉出一個也用到這種方法的實驗。19．同學們在探究“重力勢能的大小與哪些因素有關”的實驗時，提出了如下猜想：猜想一：物體的重力勢能與物體的質量有關；猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關；為了驗證上述猜想，他們計劃利用小桌、沙子、透明的箱子、質量不同的重物進行實驗：如圖所示，把小桌放在平整的沙面上，讓重物從高處落下，撞擊桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。請你完成下列內容：（1）實驗探究的是（填“重物”或“小桌”）的重力勢能；（2）實驗中通過比較來判斷物體重力勢能的大小；（3）他們做了如圖所示的實驗，通過比較（填“甲、乙”、“乙、丙”、“丙、丁”或“甲、丁”）兩圖，可得出的實驗結論是：；（4）如圖所示的實驗，（填“能”或“不能”）順利驗證兩個猜想。20．在探究“重力勢能的大小與哪些因素有關”的實驗中，已知重物A、B、C的底面積相同，質量關系為：mA＝mB＜mC。三個完全相同的木樁和三個從不同高度處釋放時的重物位置如圖甲所示，木樁被打擊后陷入沙中的情形如圖乙所示，重物B、C將木樁打入沙中的深度相同。（1）讓重物自由下落打擊在木樁上，通過觀察木樁陷入沙中的深度判斷（選填“重物”“木樁”）的重力勢能大小，這種研究方法是（選填“控制變量法”或“轉換法”）。（2）比較兩個重物將木樁打入沙中的深度，可判斷重力勢能的大小和高度的關系，得出的結論是：在一定時，物體的高度越，重力勢能越大。（3）結合（2）中的實驗結論，通過比較B和C兩個重物將木樁打入沙中的深度，我們（選填“能”或“不能”）得出物體的重力勢能與其質量有關的結論。21．如圖彈弓是80、90后小時候都喜歡玩的玩具。小明看到爸爸玩彈弓引起了他的好奇。他根據所學知識知道彈珠的彈射距離與橡皮條的彈性勢能有關，所以他想探究“橡皮條的彈性勢能與橡皮條長度、寬度的關系。”于是小明同學利用相同的彈珠，材料和厚度相同，長寬不同的橡皮條進行實驗，他依次將橡皮條固定在彈弓上。在彈性范圍內，拉伸相同的伸長量，將彈珠在同一位置