题文

在探究“动能大小与哪些因索有关”的活动中，提供以下器材：中间有沟槽的木质轨道（如图所示，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较光滑）、大小与沟槽相当的玻璃球和铁球各一只、轻质弹簧、刻度尺各一个． （1）利用这套器材进行实验时，可以通过比较 ______的大小来比较小球动能的大小． （2）为了研究动能与质量大小的关系．请你写出简要的操作步骤：______． （3）在课外兴趣小组活动中，物理老师曾经告诉同学们“重力势能的大小与物体被举起的高度成正比”．善于动脑的小明利用上述器材设计了一个研究弹簧弹性势能E弹与压缩量x之间关系的实验方案：用某个小球将弹簧压缩并测量出压缩量x；松手释放小球并在木板上记下小球上冲到达的最高位置；用刻度尺测量出小球上升的高度h．表数据是小明的实验记录． 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 5.99 3 3.00 13.50 4 4.00 23.89 由表中可知，若压缩量x=1.00cm时，小球上升的高度为h1，压缩量x=2.50cm时，小球上升的高度为h2，则h1 ______h2 ;（填：“＞”、“＜”或“=”）． （4）若小球到达最高点时弹性势能全部转化为重力势能．分析数据后发现弹簧弹性势能E弹与压缩量x ______正比（成/不成）．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）通过小球下滑后，对弹簧压缩的程度来反映动能的大小．动能越大，弹簧压缩后的形变程度就越大． （2）需要按照控制变量法，保证物体运动速度相同． 具体做法：分别让玻璃球和铁球从沟槽的同一高度滑下，当球的速度相同时，质量越大，球的动能越大． （3）当弹簧压缩程度越大时，弹簧弹性形变程度越大，弹性势能越大，转化为的动能越大． 当物体向上滑动时，转化为的重力势能也就越大． 所以h1＜h2． （4）根据表格数据，发现当弹簧压缩量增大4倍后，物体上升高度增大的倍数不是4倍，所以弹簧弹性势能E弹与压缩量x不成正比． 故答案为： （1）轻质弹簧被压缩后形变． （2）分别让玻璃球和铁球从沟槽的同一高度滑下，当球的速度相同时，质量越大，球的动能越大． （3）＜． （4）不成．

据专家权威分析，试题“在探究“动能大小与哪些因索有关”的活动中，提供以下器材：中间有沟..”主要考查你对  动能的影响因素，势能的影响因素，机械能转化与守恒  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

动能的影响因素势能的影响因素机械能转化与守恒

考点名称：动能的影响因素

• 动能决定因素：
  物体的质量和物体的运动速度。

• 动能影响因素的实验探究：
  探究：探究动能的大小与哪些因素关有？
  
  猜想：影响动能的因素：质量、速度、物体的大小形状、接触面的粗糙程度、接触面大小
  
  实验设计：选择质量、速度、大小形状设计实验进行验证；
  1.大小形状、速度相同，质量不同
  将质量不同小车从斜面同一高度释放（如图）
  
  2.大小形状、质量相同，速度不同。
  
  3.质量、速度相同，大小形状不同。
  
  
  4.实验结论：
  a.速度、大小形状相同，质量越大动能越大。
  b.大小形状、质量相同，速度越大动能越大。
  c.质量、速度相同，大小形状不同动能相同。

考点名称：势能的影响因素

• 重力势能的影响因素：
  质量、被举的高度。物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大；
  
  弹性势能的影响因素：
  弹性形变。同一物体的弹性形变程度越大，它具有的弹性势能就越大。

•  

考点名称：机械能转化与守恒

• 机械能定义：
  动能与势能之和称为机械能。
  
  机械能守恒：
  动能与势能之间是可以相互转化的，即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。如图：卫星绕地球转动时，由于太空是真空，动能和势能相互转化，机械能不变。
  
  规律总结：在只有重力、引力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能不守恒。

• 机械能间的转化：
  (1)动能和重力势能可以相互转化。
  ①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；
  ②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。
  
  (2)动能和弹性势能可以相互转化。
  ①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；
  ②弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小；
  ③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。
  
  (3)在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。
  
  (4)机械能也可以转化为其他形式的能量。

• 对能量转化的理解：
  (1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时，应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。
  
  (2)物体储存能量时，物体具有做功的本领，物体损失能量时，就说物体正在做功。
  
  (3)物体对外界做功时，物体的能量减小。
  
  (4)外界对物体做功时，物体的能量增加。

• 滚摆：
      滚摆又称麦克斯韦摆，它是在学习机械能时，常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器，如图。
  
      做滚摆实验时，先调整悬绳，使摆轮处于水平最低位置，然后转动摆轮，使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上，直至摆轮上升到悬绳的最上部，并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时，摆轮具有一定的重力势能，而动能为零。当由静止释放摆轮，在重力和悬绳拉力的共同作用下，摆轮边旋转，边下降，摆轮的重力势能不断减少，转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时，摆轮的重力势能不再减少，摆轮的动能达到最大值。由于惯性，摆轮继续旋转，摆轮轴又开始把绳绕在轴上，使摆轮开始上升，随着重力势能的增加，动能不断减少，动能转化为势能。直到上升到开始位置，摆轮停止转动，停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上，摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度，这是摩擦力、空气阻力等作用的结果，使一部分机械能转化为内能。