二、作图题。
6. 如图甲所示,在一个光滑的水平面上,有一个轻质弹簧左端固定,右端与一个金属小球相连,O点是弹簧保持原长时小球所在的位置,现在将小球压缩至A点位置,然后释放小球,小球能运动到右端B点,且$AO=OB$。已知小球从A点运动到O点的时间为$t_1$,从O点到B点的时间为$t_2$,请在图乙中画出小球从A点运动到B点时,动能随时间变化的大致图像。

6. 如图甲所示,在一个光滑的水平面上,有一个轻质弹簧左端固定,右端与一个金属小球相连,O点是弹簧保持原长时小球所在的位置,现在将小球压缩至A点位置,然后释放小球,小球能运动到右端B点,且$AO=OB$。已知小球从A点运动到O点的时间为$t_1$,从O点到B点的时间为$t_2$,请在图乙中画出小球从A点运动到B点时,动能随时间变化的大致图像。
答案
6.
解析
【分析】
要画出小球从A到B的动能随时间变化图像,需先分析小球的运动过程:水平面光滑,小球从A点(弹簧压缩最大处)释放后,A→O阶段,弹簧弹力方向与运动方向相同,小球做加速度减小的加速运动,速度逐渐增大,动能随之增大;到达O点时,弹簧恢复原长,速度最大,动能最大。O→B阶段,弹簧被拉长,弹力方向与运动方向相反,小球做加速度增大的减速运动,速度逐渐减小,动能随之减小;到达B点时,速度为0,动能为0。由于AO=OB,弹簧振子在两个最大位移到平衡位置的时间相等,即t₁=t₂,动能随时间变化的图像是对称的平滑曲线。
【解析】
1. 阶段分析:
A→O:弹力做正功,动能从0逐渐增大到最大值,对应时间从0到t₁;
O→B:弹力做负功,动能从最大值逐渐减小到0,对应时间从t₁到t₂;
2. 图像特点:动能与速度平方成正比,速度随时间是正弦式变化,因此动能随时间的变化为平滑的曲线,起点为(0,0),最高点在t₁处,终点在(t₂,0),且t₁=t₂,曲线对称。
【答案】

【知识点】
动能变化、弹簧振子运动
【点评】
本题结合弹簧振子的运动规律考查动能变化,核心是分析小球在不同阶段的受力与运动状态,利用对称性判断时间关系,难度适中,需掌握动能与速度的关系及弹簧振子的运动特点。
【难度系数】
0.5
要画出小球从A到B的动能随时间变化图像,需先分析小球的运动过程:水平面光滑,小球从A点(弹簧压缩最大处)释放后,A→O阶段,弹簧弹力方向与运动方向相同,小球做加速度减小的加速运动,速度逐渐增大,动能随之增大;到达O点时,弹簧恢复原长,速度最大,动能最大。O→B阶段,弹簧被拉长,弹力方向与运动方向相反,小球做加速度增大的减速运动,速度逐渐减小,动能随之减小;到达B点时,速度为0,动能为0。由于AO=OB,弹簧振子在两个最大位移到平衡位置的时间相等,即t₁=t₂,动能随时间变化的图像是对称的平滑曲线。
【解析】
1. 阶段分析:
A→O:弹力做正功,动能从0逐渐增大到最大值,对应时间从0到t₁;
O→B:弹力做负功,动能从最大值逐渐减小到0,对应时间从t₁到t₂;
2. 图像特点:动能与速度平方成正比,速度随时间是正弦式变化,因此动能随时间的变化为平滑的曲线,起点为(0,0),最高点在t₁处,终点在(t₂,0),且t₁=t₂,曲线对称。
【答案】
【知识点】
动能变化、弹簧振子运动
【点评】
本题结合弹簧振子的运动规律考查动能变化,核心是分析小球在不同阶段的受力与运动状态,利用对称性判断时间关系,难度适中,需掌握动能与速度的关系及弹簧振子的运动特点。
【难度系数】
0.5
7.【猜想与假设】在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,根据生活经验做出猜想。
猜想1:动能的大小可能与物体的质量有关;
猜想2:动能的大小可能与物体运动的速度有关。
【设计并进行实验】小文在实验中让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放,撞击同一木块,能将木块撞出一段距离。

(1)该实验是探究铁球的动能大小与
(2)该实验是通过观察
【拓展延伸】小文想:若小球材质不同,从相同高度滚下,到达水平位置时的速度会相同吗?
(1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案,小文实验时应该选择
(2)小文利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时,通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验,原因是
猜想1:动能的大小可能与物体的质量有关;
猜想2:动能的大小可能与物体运动的速度有关。
【设计并进行实验】小文在实验中让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放,撞击同一木块,能将木块撞出一段距离。
(1)该实验是探究铁球的动能大小与
质量
的关系。大小不同的铁球从同一高度滚下,铁球碰撞木块时的速度相同。(2)该实验是通过观察
木块运动的距离
的大小,来说明铁球对木块做功
的多少,从而判断出铁球
具有的动能的大小。【拓展延伸】小文想:若小球材质不同,从相同高度滚下,到达水平位置时的速度会相同吗?
(1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案,小文实验时应该选择
A
(选填“A”或“B”)方案,原因是B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同
。(2)小文利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时,通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验,原因是
塑料软片对不同体积的球的阻力不同
。答案
7.(1)质量
(2)木块运动的距离 做功 铁球
拓展延伸
(1)A B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同
(2)塑料软片对不同体积的球的阻力不同
(2)木块运动的距离 做功 铁球
拓展延伸
(1)A B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同
(2)塑料软片对不同体积的球的阻力不同
解析
【分析】
本题围绕“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验展开,核心考查控制变量法和转换法的应用。解题时需明确:探究动能与某一因素的关系时,要控制其他因素不变;动能的大小无法直接观察,通过转换为木块被推动的距离等现象来判断;拓展延伸部分需分析实验方案的合理性,保证变量控制的准确性。
【解析】
(1) 实验中让质量不同的铁球从斜面同一高度由静止释放,目的是控制铁球到达水平面时的速度相同,只改变铁球的质量,因此该实验探究铁球的动能大小与质量的关系。
(2) 实验采用转换法,通过观察木块运动的距离的大小,反映铁球对木块做功的多少;木块被推得越远,说明铁球对木块做功越多,进而判断出铁球具有的动能越大。
拓展延伸
(1) 要保证不同小球到达水平面时速度相同,需让它们从斜面的同一高度由静止释放。A方案中两球的起始位置在同一高度,B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同,无法保证速度相同,因此应选择A方案,原因是B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同。
(2) 体积不同的球撞击塑料软片时,塑料软片对不同体积的球的阻力不同,会导致无法通过撞击软片的数目准确比较球的动能大小,因此此装置不适合体积不同的两个球做实验。
【答案】
7.(1)质量;(2)木块运动的距离;做功;铁球;拓展延伸(1)A;B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同;(2)塑料软片对不同体积的球的阻力不同
【知识点】
动能的影响因素;控制变量法;转换法
【点评】
本题是对动能影响因素实验的综合考查,既要求掌握实验的基本原理和方法,又需要分析拓展实验的设计合理性,重点锻炼学生的实验探究能力和逻辑分析能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验展开,核心考查控制变量法和转换法的应用。解题时需明确:探究动能与某一因素的关系时,要控制其他因素不变;动能的大小无法直接观察,通过转换为木块被推动的距离等现象来判断;拓展延伸部分需分析实验方案的合理性,保证变量控制的准确性。
【解析】
(1) 实验中让质量不同的铁球从斜面同一高度由静止释放,目的是控制铁球到达水平面时的速度相同,只改变铁球的质量,因此该实验探究铁球的动能大小与质量的关系。
(2) 实验采用转换法,通过观察木块运动的距离的大小,反映铁球对木块做功的多少;木块被推得越远,说明铁球对木块做功越多,进而判断出铁球具有的动能越大。
拓展延伸
(1) 要保证不同小球到达水平面时速度相同,需让它们从斜面的同一高度由静止释放。A方案中两球的起始位置在同一高度,B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同,无法保证速度相同,因此应选择A方案,原因是B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同。
(2) 体积不同的球撞击塑料软片时,塑料软片对不同体积的球的阻力不同,会导致无法通过撞击软片的数目准确比较球的动能大小,因此此装置不适合体积不同的两个球做实验。
【答案】
7.(1)质量;(2)木块运动的距离;做功;铁球;拓展延伸(1)A;B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同;(2)塑料软片对不同体积的球的阻力不同
【知识点】
动能的影响因素;控制变量法;转换法
【点评】
本题是对动能影响因素实验的综合考查,既要求掌握实验的基本原理和方法,又需要分析拓展实验的设计合理性,重点锻炼学生的实验探究能力和逻辑分析能力。
【难度系数】
0.6
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