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专题10初中物理探究实验(5)
——机械和功中的二个探究实验梳理
探究实验一:探究影响动能大小的因素
【猜想与假设】
物体动能的大小跟哪些因素有关?动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关,且速度越大、质量越大,物体的动能越大。
【设计实验】
1.实验器材:质量不同的钢球、木块、斜面等。
如图所示,钢球A从高为h的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球A碰到木块B后,能将B撞出一段距离s。在同一水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能越大。
2.实验方法:
①转换法:通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。。
②控制变量法:在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时,每次实验这两个变量只能变化一个。
3.实验记录表格
次数
质量m/kg
高度h/cm
推动木块的距离s/cm
1
2
3
【进行实验与收集证据】
探究1:探究动能大小与速度的关系:
控制质量不变,改变速度的方法:同一小球从不同高度滚下。
让同一钢球(质量不变)A分别从不同的高度由静止开始滚下,撞击木块B,观察并测量前后两次木块B被撞移动的距离。把数据记入表格。
次数
次数
质量m/kg
高度
h/cm
推动木块
的距离s/cm
1
0.1
10
15
2
0.1
15
36
3
0.1
20
67
探究2:探究动能大小与质量的关系:
控制速度不变,改变质量的方法:质量不等的小球从同一高度滚下。
改变钢球的质量,让不同的钢球A、A'分别从同一高度由静止开始滚下(控制与木块碰撞前的速度相等),观察并测量前后两次木块B被撞移动的距离。发现第一次木块B被撞移动的距离远。
次数
次数
质量
m/kg
高度
h/cm
推动木块
的距离s/cm
1
0.1
10
17
2
0.2
10
44
3
0.3
10
65
【分析与论证】
1.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。
2.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。
3.实验结论
物体动能的大小跟速度、质量有关,质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大。
【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(钢球的速度与质量无关)。
(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)水平面绝对光滑时对实验的影响:当水平面绝对光滑时,物体将一直做匀速直线运动。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。
(5)实验中能量的转化。
①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。
②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。
(6)实验改进:
①木块被撞后滑出木板的解决办法:换质量更大的木块,换质量更小的钢球,换更长的木板。
②木块质量较大,确保实验现象较明显:增大钢球滚下的高度。
③不用木块的实验改进:在桌上铺一条毛巾,钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。
(7)实验结论的应用:生活中超载、超速的危害(超速时速度大,超载时质量大,则动能大,危险性大)。
【例题1】如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图.
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是。
(2)实验中,是通过观察来比较钢球动能大小的。
(3)让同一钢球分别从同一斜槽的不同高度由静止开始滚下,是为了探究动能的大小与的关系。
(4)让不同质量的钢球从同一斜槽的同一高度由静止开始滚下,为了探究动能的大小与的关系。
(5)让同一钢球从斜槽上的不同高度由静止开始滚下,记录的实验数据如表1所示,分析表中数据可得,当质量相同时,钢球下落的高度越高,钢球运动到水平面时的速度越,木块被撞得越远,这反映出物体的动能与物体的(选填“质量”或“速度”)有关.
次数
钢球下落高度h/cm
木块被撞的距离s/cm
1
10
8
2
15
32
3
20
56
(6)让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度由静止开始滚下,记录的实验数据如表2所示,分析表中数据可得,当钢球从斜槽上滚下的高度相同时,质量越的钢球将木块撞得越远,这反映出物体的动能与物体的(选填“质量”或“速度”)有关.
次数
钢球的质
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