小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,进行了如下研究:
(猜想与假设)
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关
(设计实验与进行实验)
为此小夏设计了如图所示的实验:
(1)用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处__________释放,其中D球从光滑弯曲管道上端滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。
(2)记录所需的实验数据如下表:
实验次数 | 铅球代号 | 铅球质量/g | 下落高度/m | 陷入沙的深度 |
① | A | 200 | 0.5 | 0.1 |
② | B | 400 | 0.5 | 0.25 |
③ | C | 200 | 1 | 0.2 |
④ | D | 200 | 1 | 0.2 |
本实验中,铅球的重力势能大小是通过__________来反映的,这种研究问题的方法是__________。
(实验结论)
(3)为验证猜想二,应比较__________(填实验序号),得到的结论是:当物体质量相同时,________。
(4)比较③④,得到的结论是________。
(拓展应用)
经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能,其中B球的动能为__________J。(忽略空气阻力,g取10 N/kg)
实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量的关系”。
(设计实验与进行实验)
将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞了出一段距离。
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是__________,钢球动能的大小是通过观察___________来判断的;
(2)从表中数据可以看出,他们让质量不同的钢球从相同高度摆下,使钢球到达竖直位置的__________相同,从而探究动能与质量关系;
实验次数 | 钢球质量/g | 钢球下摆高度/cm | 木块滑行距离/cm |
1 | 20 | 20 | 30 |
2 | 40 | 20 | 58 |
3 | 60 | 20 |
|
(3)在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换一个较大的木块,乙同学建议换用同样较长的木板,丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用__________的建议;
(4)这里用到的科学实验方法是________________;
(实验结论)
由上述实验数据和现象可得出结论:________;
(实验拓展)
若要继续探究物体动能大小与速度的关系,该怎样设计实验:_______________。
立定跳远是体育测试项目之一,如图所示是某个同学立定跳远的情景图。
(1)请你说明该同学在腾起和下落过程中动能和重力势能是如何转化的?
(2)由于存在空气阻力,该同学在空中运动过程中,机械能大小有何变化?
(2017•无锡卷)射箭时,拉开的弓弦能将箭射出,箭离开弓弦后还能继续飞行,小明根据这一现象得出了以下结论:①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态:②弓弦的弹性势能转化为箭的动能; ③箭由于惯性作用仍能继续飞行;④在空中飞行的箭若不受任何力作用,将处于静止状态,其中说法正确的是( )
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.①②③④都正确
如图所示为乒乓球在水平地面上连续弹跳时产生的轨迹的一部分,该图表明( )
A.在图中乒乓球的弹跳方向为自右向左
B.乒乓球弹跳时机械能守恒
C.乒乓球运动过程中重力势能一直减小
D.乒乓球某次弹起过程中,弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能
将体积相等的实心铅球和铁球放在同一水平桌面上,则铅球的重力势能________(选填“大于”“小于”或“等于”)铁球的重力势能,现将铅球斜向上抛出至落地,此过程中铅球的动能变化是____________。