题目内容

1．某小组同学为了探究物体在水平面上移动的距离与哪些因素有关，设计了如图所示的实验装置．质量为m的物体从斜面上滑下时，在水平面上移动了一段距离s．实验中，该小组同学利用位移传感器测出了物体刚到达水平面时的初始速度v、以及在水平面上移动的距离s．相关数据记录在表1中．表1：
序号m（千克）v（米/秒）s（米）
10.121
20.221
30.144
40.244
50.169
60.269
①实验中可以通过改变在斜面上物体释放的高度来改变初始速度v．
②根据实验数据可知：s与质量（m）无关．
③根据实验序号1与3与5或2与4与6的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同一水平面上，物体在水平面上移动的距离随初始速度v的增大而增大，再进一步定量分析，发现物体移动的距离与速度的平方（v2）成正比．
④该小组同学还想利用该实验探究物体动能大小与哪些因素有关．根据数据中质量不同的物体移动的距离相等，有同学得出了物体动能大小与质量无关的结论．请你判断：该结论是错误的（选填“正确”或“错误”），理由是在速度相同，质量不同的情况下，物体所受摩擦力的大小不同，因此不能仅从物体移动的距离来判断做功本领．

分析 ①物体下滑过程中，重力势能转化为动能，要改变小球运动到斜面底端的速度，应让它们从斜面的不同高度自由释放；
②探究物体在水平面上移动的距离与质量的关系时，要让质量不同的物体沿斜面的同一高度下滑，这样保证到达水平面时的初速度v相同，分析实验序号1、2或3、4或5、6即可得出结论；
③利用控制变量法判断物体在水平面上移动的距离与速度的关系，得出结论；
④若一个物体能够对外做功，我们就说该物体具有能量，在实验中我们一般将物体具有能量的多少转化为其能对外做功的多少，
故此实验把物体具有动能的大小转换为克服摩擦力做的功，克服摩擦力做的功越多，表明物体的动能越大．

解答 解：①物体从斜面上滑下的过程中，重力势能转化为动能，同一物体所处的高度越高重力势能越大，下滑到水平面时转化的动能就越大，速度越大；
所以可以通过改变在斜面上物体释放的高度来改变初始速度v．
②探究物体在水平面上移动的距离与质量的关系时，要保证到达水平面时的初速度v相同，
分析实验序号1、2或3、4或5、6可知，质量不同的物体到达水平面时的初始速度v相同时，物体在水平面上移动的距离相同，说明s与m无关．
③根据实验序号1与3与5或2与4与6的数据及相关条件，质量相同的物体在同一水平面上，初速度v增大，物体在水平面上移动的距离s也增大，
故可得出的初步结论是：同一水平面上，物体在水平面上移动的距离随初始速度v的增大而增大；
当初速度v变为原来的n倍，物体在水平面上移动的距离s变为n2倍，
故可得出的初步结论是：同一水平面上，物体在水平面上移动的距离与速度的平方（v2）成正比．
④在本实验中，物体水平面上移动的距离不能反映动能的大小，动能大小体现在对外做功的多少，可以通过物体克服摩擦力做的功来比较动能的大小，
在其他条件相同时，质量不同的物体对水平面的压力不同，摩擦力不同，物体克服摩擦力做的功不同，动能的大小也不同，所以该结论是错误的．
故答案为：①在斜面上物体释放的高度；
②质量（m）；
③增大；速度的平方（v2）；
④错误；在速度相同，质量不同的情况下，物体所受摩擦力的大小不同，因此不能仅从物体移动的距离来判断做功本领．

点评 此题是“探究物体在水平面上移动的距离与哪些因素有关”的实验，并且进行了延伸，考查了控制变量法和转换法在实验中的应用，同时考查了学生对数据的分析能力，一定抓住变量和不变量．

练习册系列答案
相关题目
9．课外学习小组在探究“弹簧的伸长与所受的拉力的关系”实验时，实验数据如表．
钩码重/N00.511.522.533.54
指针位置2223242526272828.528.6

（1）在图1中画出弹簧伸长L与所受拉力F的关系图象．
（2）根据实验数据，你认为用这样的弹簧能做一个测量范围是0～3N的测力计？理由是在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比．
（3）当悬挂物体后，指针指在25.5cm处，那么该物体向下拉弹簧的力是1.75N．
（4）如图2是两种材料在受到一定拉力作用下的伸长量与所受拉力图象．如果要制作精确度较高的弹簧测力计，应选用材料甲（填“甲”或“乙”）制作的弹簧秤．
10．如图是向上扳动开瓶子的起子在打开瓶盖的情形，试在图中作出支点、阻力和动力的示意图．
9．你也许会看到，在十字路口，一辆卡车、一辆小汽车和一辆摩托车并排停在白线的后面．绿灯一亮，三辆车同时起动，小汽车冲在最前面，摩托车其次，卡车最慢．
【猜想与假设】小明看到这一现象后，提出了猜想：“机动车起动的快慢可能与质量有关”．
请你提出一个猜想：机动车的起动快慢可能与牵引力大小有关．
【设计并进行实验】如果直接用卡车、小汽车和摩托车做实验，有些物理量难测量．所以，小明和几个同学设计如图所示的装置进行实验．实验步骤如下，请你将未完成的部分填写完整．

①选取质量较小的砖块，称出小车和砖块的总质量m1．
②把砖块放到小车上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动小车，并记下当拉力为F1时，2s后小车离起点的距离为s1．
③保持质量不变，按步骤②重做一次，记下当拉力为F2时，2s后小车离起点的距离s2．
④把小车上的砖块换成质量较大的砖块，并称出它们的总质量m2．再次用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动小车，记下当拉力为F1时，2s后小车离起点的距离s3；当拉力为F2时，2s后小车离起点的距离s4．
【交流与评估】
①这个实验完成了怎样的转换呢：在静止的小车上放上质量较大的砖块，是用它当作卡车（填“卡车”“小汽车”或“摩托车”），用弹簧测力计拉动测出拉力用以替代牵引力，测出起动后2s内前进的距离，是为了比较启动快慢．
②请你对上面的实验作出评估，找出实验中不容易操作的地方，并提出改进方法．
16．在测量小灯泡正常发光时的电阻的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，图甲是未连接完整的实验电路．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大）．
（2）闭合开关后，缓慢移动滑动变阻器的滑片p，同时观察电压表（选填“电压表”或“电流表”）示数的变化，当电压表的示数如图乙所示时，其读数为1.8V；若要测得小灯泡正常发光时的电阻，滑片P应向A（选填“A”或“B”）端移动．
（3）实验时闭合开关，两表均有示数，若将小灯泡从灯座中取走，电压表有示数，电流表无示数（两空均选填“有”或“无”）．
（4）改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I-U图象（不计小灯泡电阻随温度的变化）．由图象可知，小灯泡正常发光时的电阻是10Ω．
6．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的研究实验，将A、B、C三个小球先后从同一位置，分别从高度hA、hB、hC的位置滚下（mA=mB＜mC，hA=hC＞hB），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：
（1）用来研究超速安全隐患时，需要控制的物理量是质量，实验时应选择甲乙两个图所示实验进行比较；
（2）用来研究超载安全隐患时，应选择甲丙两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是汽车的速度一定时，质量越大动能越大．
（3）小华同学对“质量不同的钢球从同一光滑斜面、同一高度由静止开始沿斜面滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑．小明设计了如图丁所示的实验：让质量不同的钢球A、B同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若B球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等．
（4）由于钢球在斜面上滚下的时间很短，不利于观察和比较钢球的运动情况，不改变钢球在斜面上的位置，不改变球与斜面的粗糙程度，为了延长钢球在斜面上滚下的时间，可采用的方法是：减小斜面的倾斜角度．
13．我们想要知道金属杆的伸长与什么因素有关，因此我们就采用了如图所示装置对同种金属制成的不同规格的样品进行了测试，获得了如下的实验数据：
实验
次数		拉力F/N长度
l/m		横截面积
S/×10-6 m2		伸长
△l/×10-4m
110001.0516
210001.0108
310002.0532
420002.0564
（1）这种金属制成的金属杆在拉力作用下伸长的长度与拉力、长度、横截面积的数学关系表达式为：△l=k$\frac{FL}{S}$；其中 k=8×10-12m2/N，由数据形式变为公式形式运用了控制变量法．
（2）分析数据可知，在拉力、金属杆长一定时，金属杆伸长的长度与金属杆的横截面积的关系可以用图象中的图线c来表示．
10．坐落在靖江市中心的世纪联华超级购物中心，楼内安装的垂直升降机电梯可以使人们方便的上下，其工作原理如图所示，在额定状态试运行时，所载15人平均每人的质量是60kg，该电梯的质量是600kg，测得电梯从一楼匀速上升到顶楼的高度是30m，动滑轮和钢丝绳的重力及摩擦不计（g=10N/kg）
求：
（1）钢丝绳的拉力．
（2）滑轮组的机械效率．
11．小王同学从地上将物理课本拾起并举过头顶，下列数值与小王对物理课本所做的功最接近的是（　　）
A．0.3JB．3JC．30JD．300J

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