10.用“模拟打桩”来探究物体的重力势能与哪些因素有关,三个相同的木桩被从空中由静止释放的铁块撞击,陷入沙坑中的情景如图所示。
(1)在此实验中,我们通过观察
A.木桩陷入沙坑的深度
B.木桩的形变程度
C.铁块下落的速度

(2)若甲、乙两铁块质量相等,则两铁块下落高度的关系是
A.$h_甲>h_乙$
B.$h_甲<h_乙$
C.$m_甲>m_丙$
D.$m_甲<m_丙$
(3)该实验可得出的结论是
(1)在此实验中,我们通过观察
A
(填字母)来比较各铁块重力势能的大小。A.木桩陷入沙坑的深度
B.木桩的形变程度
C.铁块下落的速度
(2)若甲、乙两铁块质量相等,则两铁块下落高度的关系是
B
;若甲、丙两铁块下落的高度相等,则两铁块质量的关系是D
。(均填字母)A.$h_甲>h_乙$
B.$h_甲<h_乙$
C.$m_甲>m_丙$
D.$m_甲<m_丙$
(3)该实验可得出的结论是
物体的质量越大,位置越高,重力势
能就越大
。答案
10.(1)A
(2)B D
(3)物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大
(2)B D
(3)物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大
解析
【分析】
本题是探究重力势能影响因素的实验,需运用转换法和控制变量法解题。首先,重力势能的大小无法直接观察,实验中通过木桩陷入沙坑的深度反映铁块重力势能的大小(转换法);其次,探究重力势能与质量、高度的关系时,需用控制变量法:控制质量不变,改变高度,比较重力势能与高度的关系;控制高度不变,改变质量,比较重力势能与质量的关系。
【解析】
(1) 实验利用转换法,将不易直接测量的重力势能大小转换为木桩陷入沙坑的深度,因此选A。
(2) 甲、乙两铁块质量相等,乙的木桩陷入沙坑更深,说明乙的重力势能更大。根据“质量相等时,重力势能随高度增大而增大”,可知乙的下落高度更大,即$h_甲<h_乙$,选B;甲、丙两铁块下落高度相等,丙的木桩陷入沙坑更深,说明丙的重力势能更大。根据“高度相等时,重力势能随质量增大而增大”,可知丙的质量更大,即$m_甲<m_丙$,选D。
(3) 结合实验现象:质量相等时,高度越高重力势能越大;高度相等时,质量越大重力势能越大,可得出结论:物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大。
【答案】
(1)A;(2)B、D;(3)物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题考查探究重力势能影响因素的实验,核心是转换法和控制变量法的应用,属于初中物理基础实验题,注重对实验方法和结论的考查。
【难度系数】
0.6
本题是探究重力势能影响因素的实验,需运用转换法和控制变量法解题。首先,重力势能的大小无法直接观察,实验中通过木桩陷入沙坑的深度反映铁块重力势能的大小(转换法);其次,探究重力势能与质量、高度的关系时,需用控制变量法:控制质量不变,改变高度,比较重力势能与高度的关系;控制高度不变,改变质量,比较重力势能与质量的关系。
【解析】
(1) 实验利用转换法,将不易直接测量的重力势能大小转换为木桩陷入沙坑的深度,因此选A。
(2) 甲、乙两铁块质量相等,乙的木桩陷入沙坑更深,说明乙的重力势能更大。根据“质量相等时,重力势能随高度增大而增大”,可知乙的下落高度更大,即$h_甲<h_乙$,选B;甲、丙两铁块下落高度相等,丙的木桩陷入沙坑更深,说明丙的重力势能更大。根据“高度相等时,重力势能随质量增大而增大”,可知丙的质量更大,即$m_甲<m_丙$,选D。
(3) 结合实验现象:质量相等时,高度越高重力势能越大;高度相等时,质量越大重力势能越大,可得出结论:物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大。
【答案】
(1)A;(2)B、D;(3)物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题考查探究重力势能影响因素的实验,核心是转换法和控制变量法的应用,属于初中物理基础实验题,注重对实验方法和结论的考查。
【难度系数】
0.6
11.如图所示的多米诺骨牌是一项集动手、动脑于一体的运动。将骨牌按一定间距排列,轻轻碰倒第一张骨牌,其他所有的骨牌会依次倒下,而且它们被推倒的速度越来越快。请你从能量的角度进行解释。

答案
11.骨牌倒下时,重力势能转化为动能,且在传递过程中不断有新的重力势能转化为动能,使后面每张骨牌获得的动能越来越大,所以速度越来越快。
解析
【分析】要解释骨牌速度越来越快,需从能量转化的角度思考:骨牌倒下时,自身的重力势能会转化为动能;同时前一张骨牌倒下时会推动后一张骨牌,后一张骨牌自身的重力势能也会参与转化,使得后续骨牌获得的总动能不断增加,而动能越大,物体的速度越大,因此骨牌被推倒的速度越来越快。
【解析】当第一张骨牌被碰倒后,骨牌开始倒下,此过程中骨牌的重力势能逐渐转化为动能,使骨牌获得运动的速度;当前一张骨牌倒下时,会对相邻的下一张骨牌施加力的作用,推动下一张骨牌倒下,同时下一张骨牌自身也具有一定的重力势能,在倒下过程中,自身的重力势能同样会转化为动能,这样后续每张骨牌在被推倒时,除了获得前一张骨牌传递的动能,还会增加自身重力势能转化的动能,因此每张骨牌获得的总动能越来越大。根据动能的影响因素:质量一定时,动能越大,物体的速度越大,所以骨牌被推倒的速度越来越快。
【答案】骨牌倒下时,重力势能转化为动能,且在传递过程中不断有新的重力势能转化为动能,使后面每张骨牌获得的动能越来越大,所以速度越来越快。
【知识点】动能与重力势能的转化
【点评】本题结合生活中的多米诺骨牌现象,考查能量转化的相关知识,需要学生将物理概念与实际现象结合,理解动能和重力势能的相互转化对物体运动状态的影响,难度适中,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
【解析】当第一张骨牌被碰倒后,骨牌开始倒下,此过程中骨牌的重力势能逐渐转化为动能,使骨牌获得运动的速度;当前一张骨牌倒下时,会对相邻的下一张骨牌施加力的作用,推动下一张骨牌倒下,同时下一张骨牌自身也具有一定的重力势能,在倒下过程中,自身的重力势能同样会转化为动能,这样后续每张骨牌在被推倒时,除了获得前一张骨牌传递的动能,还会增加自身重力势能转化的动能,因此每张骨牌获得的总动能越来越大。根据动能的影响因素:质量一定时,动能越大,物体的速度越大,所以骨牌被推倒的速度越来越快。
【答案】骨牌倒下时,重力势能转化为动能,且在传递过程中不断有新的重力势能转化为动能,使后面每张骨牌获得的动能越来越大,所以速度越来越快。
【知识点】动能与重力势能的转化
【点评】本题结合生活中的多米诺骨牌现象,考查能量转化的相关知识,需要学生将物理概念与实际现象结合,理解动能和重力势能的相互转化对物体运动状态的影响,难度适中,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
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