《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

11. 中考新考法 对实验方案进行反思 为了“探究弹性势能与哪些因素有关”,小明在水平面上设计了如图甲所示的实验装置进行探究,将弹簧左端固定,用小球(小球与弹簧不连接)将弹簧压缩不同的长度,由静止释放小球,小球离开弹簧后撞击放在桌面上的静止的木块.分别测量出木块在水平面上滑行的距离s₀,分析实验数据得出结论.

(1)本实验探究了弹簧弹性势能大小跟弹性形变大小的关系,弹性势能大小是通过木块移动的距离来反映的.实验中,小明又发现在水平桌面上运动的小球离开桌面后,会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上,如图乙所示.小球离开桌面在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢?他提出以下三个猜想:
猜想1:与小球离开桌面时的速度有关
猜想2:与小球离地的高度有关
猜想3:与小球的质量有关
(2)为了验证猜想1是否正确,小明进行如下实验:保持小球质量和离地高度不变,将弹簧压缩到不同的长度,小球离开弹簧后,将获得不同的速度,发现小球水平飞行的距离不相同.这说明猜想1是正确(填“正确”或“错误”)的.
(3)为了探究猜想2,小明取了质量为5g的小球,改变桌子的高度,将弹簧压缩到相同的长度释放小球,测得并记录数据如表所示.
|离地高度H/cm|5|20|45|80|125|
|水平飞行距离s/cm|5|10|15|20|25|

根据表中数据,可得到s与H的定量关系是$s=\sqrt{5H}$.
(4)为验证猜想3,保持离地高度不变,小明用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度,静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系.你认为小明的方案存在的问题是没有控制小球飞出桌面时的速度一定.

答案：
(1)弹性形变大小 木块移动的距离
(2)正确
(3)$s=\sqrt{5H}$
(4)没有控制小球飞出桌面时的速度一定 [解析]
(1)本实验中,探究了弹簧弹性势能大小跟弹簧形变大小的关系.由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量,本实验是通过比较木块移动的距离来判断弹簧的弹性势能大小.
(2)要验证猜想1是否正确,即验证小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度是否有关,需要控制小球质量和离地高度不变,改变小球的速度,实验中弹簧被压缩到不同的长度,小球离开弹簧后,获得的速度不同,发现小球水平飞行的距离不相同,说明小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关,所以猜想1正确.
(3)探究猜想2时保持小球质量为5g不变,将弹簧压缩到相同的长度释放小球即保持小球的开始速度相同,只改变桌子的高度;根据表格数据知离地高度H由$5\,\text{cm}\to20\,\text{cm}$,变成原来的4倍,水平飞行距离s由$5\,\text{cm}\to10\,\text{cm}$,变成原来的2倍,依此类推离地高度H由$5\,\text{cm}\to45\,\text{cm}$,变成原来的9倍,水平飞行距离s由$5\,\text{cm}\to15\,\text{cm}$,变成原来的3倍,离地高度H由$5\,\text{cm}\to80\,\text{cm}$,变成原来的16倍,水平飞行距离s由$5\,\text{cm}\to20\,\text{cm}$,变成原来的4倍,由此可以得出离地高度H变成原来的$n^{2}$倍,对数据定量分析,找出规律水平飞行距离s变成原来的n倍,即$s = \sqrt{5H}$.
(4)要验证猜想3,即验证小球在水平方向飞行的距离与小球的质量有关,需要控制小球的速度和离地高度不变,改变小球的质量,实验中用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度,弹簧的弹性势能一定,静止释放后小球的动能相同,但由于小球的质量不同,速度也不相同,所以存在的问题是没有控制小球飞出桌面时的速度一定.

12. (2024·安徽中考)如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间,若一游客绑上安全绳之后从平台上由静止开始下落,则从开始下落至第一次到达最低点的过程中,游客的(B).

A.动能一直增大
B.重力势能一直减小
C.机械能保持不变
D.机械能一直增大

答案： B [解析]根据题意可知,从开始下落到安全绳自然伸直的过程中,游客只受到重力的作用,因此速度越来越大;从安全绳自然伸直到游客受到的重力与安全绳对游客拉力大小相等的过程中,重力大于安全绳对游客拉力,因此速度越来越大;从游客受到的重力与安全绳对游客拉力大小相等到游客到达最低点的过程中,安全绳对游客的拉力大于重力,游客的速度开始减小,当游客到达最低点时,速度为零.故游客的动能先增大后减小,故A错误.从开始下落至第一次到达最低点的过程中,游客的高度不断减小,则游客的重力势能一直减小,故B正确.游客在运动过程中,要克服空气阻力做功,所以机械能在减小,故C、D错误.