《2025年能力素养与学力提升九年级物理上册苏科版》

14. 如图所示是小明在游乐场玩过山车后,自己制作了一个过山车模型。选用不同的小球从发车点静止下滑,依次经过轨道上的1、2、3、4位置,最后到达停车点。
(1) 小球从发车点下滑,由位置1至位置2的过程中,重力势能转化为动能。(均选填“重力势能”或“动能”)

(2) 为了让小球顺利停在停车点,位置3至停车点的轨道应适当粗糙(选填“光滑”或“粗糙”)点。
(3) 小明发现不同小球从不同的高度静止下滑时,有的小球没到达位置2就下落了。小明利用自制的过山车模型探究小球能否经过位置2与小球质量、下滑的高度是否有关,设计某一探究表格,为完成实验,你认为①处应填写的是下滑的高度h/m。
|序号|小球质量$ m/g $|①|能否经过位置2|
|1|50| | |
|2|50| | |
|3|50| | |

(4) 小球通过的最高点越来越低,说明小球的机械能在变小(选填“变大”“不变”或“变小”),原因是小球克服阻力做功。

答案： （1）动能 重力势能 （2）粗糙 （3）下滑的高度h/m （4）变小 小球克服阻力做功

15. 物理实验探究：
(1) 探究一：晓丽在研究动能$ E_{k} 与 m $、$ v $关系的实验中,是用小球去撞击木块,并通过木块______移动的距离来反映动能的大小,这种方法叫作______转换法(选填“控制变量法”“类比法”或“转换法”)。她查阅资料得知：$ E_{k} 与 m $、$ v 的关系是 E_{k}= \frac{1}{2}mv^{2} $。
(2) 探究二：如图所示,将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中,然后让速度相等的风和水流分别通过这两个管道2s,小车分别被推动一段距离,实验数据记录如下表所示：
|流体|风|水流|
|小车被推动距离/cm|0.3|79|


① 相同的时间内、相同的面积上,小车从两种不同的能源上获得的能量不同(选填“相同”或“不同”)。
在单位时间内、单位面积上,从某种能源中所能得到的能量叫作能流密度。这是评价能源优劣的重要指标之一。一般地说,水能的能流密度比风能的能流密度大。
② 若水的流速为$ v $,密度是$ \rho $,请你推导出水能的能流密度$ A $的表达式______。

答案： 1. （1）
移动的距离；转换法。
2. （2）
①不同；大。
②
解：设管道横截面积为$S$，$t$时间内流过水的体积$V = Svt$，
流过水的质量$m=\rho V=\rho Svt$，
这些水的动能$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}=\frac{1}{2}\rho Svtv^{2}=\frac{1}{2}\rho Sv^{3}t$，
能流密度$A=\frac{E_{k}}{St}$，
把$E_{k}=\frac{1}{2}\rho Sv^{3}t$代入$A=\frac{E_{k}}{St}$得：$A = \frac{1}{2}\rho v^{3}$。
所以水能的能流密度$A$的表达式为$A=\frac{1}{2}\rho v^{3}$。
故答案为：$A=\frac{E_k}{St}=\frac{\rho S v^{3}}{2 S t}=\frac{1}{2} \rho v^{3}$