8. 如图所示是小明“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置.

(1)实验中小车获得的动能的大小可以通过观察大小来判断,这里应用的物理方法是(填“控制变量法”或“转换法”).
(2)小明在探究小车动能的大小与速度的关系时,第一次让小车从斜面上较高处由静止开始运动,推动斜面底端的木块A,但发现木块A移动的距离$s_1$较小.于是他换了一个质量较小的木块B放在斜面底端,第二次让小车从斜面上较低处由静止开始运动,推动斜面底端的木块B,发现木块B移动的距离$s_2$较大.请你分析小明能否根据两次观察到的现象得出科学结论?
(填“能”或“不能”).理由是.
(3)小明探究小车动能的大小与另一个因素的关系,让质量不相等的两个小车从同一斜面(填“相同”或“不同”)高度处由静止下滑,结果看到质量大的小车推动同一木块移动的距离更大,由此得出的实验结论是.

8.(1)木块移动的距离 转换法
(2)不能 同时改变了小车下滑的高度和木块的质量
(3)相同 速度相同时,质量越大,动能越大

【分析】
这是探究影响物体动能大小因素的经典实验题，解题思路如下：1. 第一问中动能是无法直接直观测量的物理量，我们可以通过小车撞击木块后对木块做功的效果，间接体现小车的动能大小，这种把不易观测的物理量转化为直观现象的研究思路对应特定的物理实验方法。2. 第二问探究动能和速度的关系时，必须严格遵循控制变量法的要求，只改变小车的速度，其余所有可能影响实验结果的变量都要保持一致，分析小明的操作可以发现他同时改动了两个条件，变量不唯一，无法得到可靠结论。3. 第三问探究动能和质量的关系时，需要控制小车到达水平面的速度完全相同，因此要让不同质量的小车从斜面同一高度滑下，再结合实验现象推导对应的结论即可。
【解析】
(1) 小车的动能越大，撞击木块后对木块做的功就越多，木块被推动的距离就越远，因此可以通过观察木块移动的距离大小间接判断小车动能的大小；这种将不易直接测量的物理量转换为容易观测的直观现象的研究方法就是转换法。
(2) 探究小车动能大小与速度的关系时，必须控制被推动的木块的质量完全相同，仅改变小车下滑的高度来改变小车到达水平面的速度，小明的两次实验中，既改变了小车下滑的高度，又更换了质量更小的木块，同时存在两个变量，不符合控制变量的要求，因此不能得出科学结论。
(3) 探究动能大小与质量的关系时，需要控制小车到达水平面的初速度相同，因此要让质量不相等的两个小车从同一斜面相同高度处由静止下滑；实验中速度一致时，质量大的小车推动木块移动的距离更大，由此可以得到对应实验结论。
【答案】
(1) 木块移动的距离 转换法
(2) 不能 同时改变了小车下滑的高度和木块的质量
(3) 相同 速度相同时,质量越大,动能越大
【知识点】
动能影响因素，转换法，控制变量法
【点评】
本题围绕动能探究实验的核心逻辑展开，重点考察了两个经典物理实验方法的应用，易错点是第二问的变量辨析，不少同学会忽略小明同时改动了两个实验条件，没有遵循控制变量的单一变量要求，需要明确探究某一因素的影响时，必须保证其余所有无关变量完全一致。
【难度系数】
0.7

9. 在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验中，三个相同的木桩被从空中由静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如图所示，在此实验中，我们是通过来比较各铁块的重力势能大小的；若A、B两铁块的质量相等，则铁块下落的高度关系是$h_A$（填“＞”“＜”或“=”，下同）$h_B$；若B、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系是$m_B$$m_C$.

9. 木桩陷入沙坑的深度 ＜ ＞

【分析】
这道题是探究重力势能影响因素的实验题，首先我们要明确重力势能是无法直接观测的物理量，需要用转换法将其大小转化为容易观察的现象来体现，也就是通过铁块撞击木桩后木桩下陷的深度，间接判断铁块初始重力势能的大小。之后结合控制变量法分析两组对比：第一组A、B质量相等，重力势能大小由下落高度决定，下陷越深说明重力势能越大，对应下落高度越高；第二组B、C下落高度相等，重力势能大小由质量决定，下陷越深说明重力势能越大，对应铁块质量越大，顺着这个思路就能得到所有空的答案。
【解析】
1. 实验中，铁块的重力势能大小不能直接测量，铁块从高处下落撞击木桩，会对木桩做功，木桩陷入沙坑的深度越深，说明铁块对木桩做的功越多，铁块初始的重力势能就越大，因此我们是通过木桩陷入沙坑的深度来比较各铁块的重力势能大小的。
2. 若A、B两铁块的质量相等，重力势能随下落高度的增大而增大，从图中可以看到B对应的木桩陷入沙坑的深度比A更深，说明B的重力势能更大，因此B的下落高度更高，即$h_A ＜ h_B$。
3. 若B、C两铁块下落的高度相等，重力势能随物体质量的增大而增大，从图中可以看到B对应的木桩陷入沙坑的深度比C更深，说明B的重力势能更大，因此B的质量更大，即$m_B ＞ m_C$。
【答案】
木桩陷入沙坑的深度 ＜ ＞
【知识点】
重力势能影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题是力学探究实验的常规基础题，核心考查了物理实验中转换法和控制变量法的应用，解题时只需要抓住实验的转换逻辑，结合控制变量的前提条件，通过木桩下陷深度对比重力势能大小，就能顺利推导出高度、质量的大小关系，属于必须掌握的基础实验考点。
【难度系数】
0.7

10. 如图所示是玩弹弓时的情景.经验表明,橡皮筋被拉得越长,同样的"子弹"射得越远,这说明橡皮筋的弹性势能与有关.若橡皮筋发生弹性形变的大小相同,所用"子弹"的质量不同,则发现射出时的速度也不同,在此过程中,橡皮筋对"子弹"做的功(填"相同"或"不相同"),你判断的理由是.

10. 橡皮筋发生弹性形变的大小 相同 橡皮筋发生弹性形变的大小相同

【分析】
我们可以顺着题目给出的现象逐步推导：首先第一空，题目说明橡皮筋拉得越长，同样的子弹射得越远，代表橡皮筋能对外输出的能量越多，也就是弹性势能越大，这里变量就是橡皮筋被拉伸的长度，也就是弹性形变的大小，由此就能得到弹性势能的相关影响因素。第二部分，橡皮筋对子弹做功的本质是把自身储存的弹性势能释放出来转化为子弹的能量，当橡皮筋的弹性形变大小完全相同时，它储存的弹性势能总量是固定的，因此对外做的总功是相同的，和子弹本身的质量没有关系，子弹最终速度不同只是因为动能相同时，质量不同速度自然不同，不影响橡皮筋做功的总量。
【解析】
1. 橡皮筋被拉得越长，其发生的弹性形变程度就越大，同样的子弹射得越远，说明橡皮筋具备的弹性势能越大，因此可得橡皮筋的弹性势能与橡皮筋发生弹性形变的大小有关。
2. 当橡皮筋发生弹性形变的大小相同时，同一根橡皮筋储存的弹性势能总量是相等的，橡皮筋对子弹做功的过程就是将自身全部弹性势能释放转化为子弹的能量，因此橡皮筋对“子弹”做的功相同，判断的依据就是橡皮筋发生弹性形变的大小相同，其储存的弹性势能相同，对外做的功也相同。
【答案】
橡皮筋发生弹性形变的大小；相同；橡皮筋发生弹性形变的大小相同
【知识点】
弹性势能的影响因素，能量转化
【点评】
本题结合生活中玩弹弓的常见场景考查弹性势能的基础概念，易错点是容易混淆子弹射出速度和橡皮筋做功的关系，误判做功大小，要明确同一弹性物体的弹性势能仅由弹性形变程度决定，形变相同则弹性势能相同，对外做的功就相同，子弹速度不同是动能相同时质量差异导致的，和橡皮筋做功多少无关。
【难度系数】
0.7

11.北京世园会上,车身离地30cm高的电动无人扫地车(如图所示)在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内,在此过程中,扫地车整体的（）

A.动能不变,重力势能不变
B.动能不变,重力势能变大
C.动能变大,重力势能不变
D.动能变大,重力势能变大

11.D

【分析】
我们首先要回忆动能、重力势能的大小分别由哪些因素决定：动能由物体的质量和运动速度共同决定，重力势能由物体的质量和所处的高度共同决定。接下来对应题目给出的条件逐一比对判断：首先扫地车是匀速前进，运动速度保持不变；其次扫地车不断将地面落叶吸入车内，整体的总质量会持续变大；最后扫地车在平直路面行驶，车身离地高度始终为30cm，整体的重心高度几乎没有变化。结合这三个条件就能分别判断出动能和重力势能的变化情况，选出正确答案。
【解析】
① 判断动能变化：扫地车在平直路面匀速前进，运动速度保持不变；工作过程中持续吸入地面的落叶，扫地车整体的总质量不断增大。根据动能的影响规律，速度不变时，物体质量越大，动能越大，因此扫地车整体的动能变大。
② 判断重力势能变化：扫地车在平直路面行驶，整体重心的高度几乎没有变化；而扫地车整体的总质量不断增大，根据重力势能的影响规律，高度不变时，物体质量越大，重力势能越大，因此扫地车整体的重力势能也变大。
综上，扫地车整体动能变大、重力势能变大，本题选D。
【答案】
D
【知识点】
动能的影响因素
重力势能的影响因素
【点评】
本题属于机械能相关的基础应用题，易错点是很多同学审题时容易忽略“吸入落叶”这个条件，默认扫地车自身质量不变，从而错选其他选项。解题时只要牢牢抓住动能、重力势能的两个影响因素，逐一对应题目给出的条件分析，就可以轻松得到正确结论。
【难度系数】
0.7