第41页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

动

重力势

不可能

不变

减小

增大

B

 探究动能的影响因素

1、2

 杯子材料和水量一定时,下落高度越高,水所受的反冲力越大

 能,因为铝质杯子下落高度低,乒乓球弹起的高度反而更高

 高度较高时水的重力势能较大,下落过程中转化成的动能较大,因此落到地面时水所受的反冲力较大,而水对乒乓球做功,使得乒乓球弹起,其到达最高处的重力势能也较大

 没有换用多种材质的杯子进行多次测量,且与杯子的形状是否有关没有探究

【分析】
首先我们要明确这个实验的核心原理是利用橡皮筋的弹性势能转化为卡片的重力势能让卡片跳起：第一步先判断哪面朝下能让橡皮筋发生弹性形变储存能量，A是卡片内侧，A面朝下压平时，豁口M、N之间的橡皮筋会被拉长发生形变，B面朝下则无法让橡皮筋有效拉伸，所以第一空选A。第二步分析减小M、N间距的影响：同样压平卡片时，M、N间距越小，橡皮筋的伸长量就越小，弹性形变程度越低，储存的弹性势能越少，最终转化得到的重力势能越小，跳起高度就越低，因此h₁比h₂大。第三步分析剪去部分卡片的影响：橡皮筋的形变程度和之前操作一致，释放的弹性势能不变，也就是最终转化的重力势能大小不变，重力势能和质量、高度有关，卡片质量变小的情况下，能达到的最大高度会更高，因此h₂比h₃小。
【解析】
1. 要使卡片获得足够的弹性势能跳起，需将A面朝下紧贴桌面压平：此时卡片豁口之间的橡皮筋被拉伸，发生弹性形变储存弹性势能，松手后橡皮筋恢复原状，弹性势能转化为卡片的动能，最终动能转化为重力势能让卡片向上跳起，若B面朝下则无法让橡皮筋有效拉伸形变，无法获得足够的起跳能量。
2. 减小豁口M、N间的距离后，压平卡片时橡皮筋的伸长量更小，弹性形变程度更小，储存的弹性势能更小，松手后转化得到的卡片重力势能更小，因此卡片跳起的高度更低，可得h₁大于h₂。
3. 将乙卡片沿虚线剪去少许后，橡皮筋的弹性形变程度和之前操作完全一致，释放的弹性势能大小不变，最终转化为卡片的重力势能大小不变，根据重力势能公式$E_p=mgh$，卡片的质量m减小，对应的最大跳起高度h会变大，因此h₂小于h₃。
【答案】
A；大于；小于
【知识点】
弹性势能影响因素，机械能转化，重力势能影响因素
【点评】
本题结合趣味小实验考查能量转化的相关知识，解题关键是紧扣弹性形变程度判断弹性势能大小，再结合重力势能的影响因素分析高度变化，易错点是第三空容易误以为剪去卡片后总能量变小，忽略橡皮筋形变未改变、释放的弹性势能不变的前提。
【难度系数】
0.6

【分析】
解题时可以分两步思考：1. 判断能量转化方向：先观察球上升过程中的速度、高度变化，速度减小对应动能减小，高度升高对应重力势能增大，减小的动能就会转化为增大的重力势能。2. 判断最高点高度：首先明确N是第一次反弹的最高点，此时球速度为0，动能为0，机械能完全等于N点的重力势能；由于球运动、和台面碰撞的过程中始终有机械能损耗，总机械能持续减小，因此后续反弹能获得的最大重力势能必然小于N点的重力势能，对应高度也就不可能超过N点。
【解析】
1. 球离开台面后反弹上升过程中，球的质量不变，运动速度不断减小，因此动能不断减小；同时球的高度不断升高，因此重力势能不断增大，该过程中球的动能转化为重力势能。
2. 球的整个运动过程中，即使不计空气阻力，球与台面碰撞时也会有能量损耗，总机械能持续减小。N点是第一次反弹后的最高点，此时球的速度为0，动能为0，球在N点的机械能等于N点处的重力势能。球从N点下落、与位置b的台面碰撞的过程中又会损耗部分机械能，剩余的总机械能小于N点处的重力势能，因此再次反弹上升到最高点时，球的动能为0，此时的重力势能必然小于N点的重力势能，对应的高度也就低于N点，因此最高点P不可能比N点高。
【答案】
动；重力势；不可能
【知识点】
动能与势能的转化，机械能的变化
【点评】
本题的易错点是容易被“台面升高到位置b”的条件误导，误以为台面位置更高就能让球反弹后超过N点，解题时要抓住“总机械能持续损耗、最高点处动能为零机械能全部为重力势能”的核心逻辑，就能快速得到正确结论。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们可以逐个梳理问题的思考逻辑：
1. 分析第一问：从O点下落到A点时，运动员还没有接触蹦床，题目明确忽略空气阻力，此时运动员只受重力作用，没有其他力做功，运动员的机械能不会转化为其他形式的能，因此机械能保持不变。
2. 分析第二问：从B点运动到C点的过程，运动员的高度持续降低，重力势能和质量、高度正相关，质量不变高度减小则重力势能减小；同时蹦床的形变程度不断变大，弹性势能和弹性形变程度正相关，形变越大弹性势能越大，因此蹦床的弹性势能增大。
3. 分析第三问：动能和质量、速度正相关，质量不变时速度越大动能越大。运动员从A到B的过程中，蹦床的弹力小于重力，合力向下，运动员仍在加速，速度持续增大；到达B点时重力和弹力大小相等，合力为零，速度达到最大值；从B到C的过程中弹力大于重力，合力向上，运动员开始减速，速度不断减小，因此B点是速度最大、动能最大的位置。
【解析】
(1) 从O点下落到A点，运动员未接触蹦床，忽略空气阻力，只有重力对运动员做功，运动员的机械能总量保持不变。
(2) 从B点运动到C点，运动员质量不变，下落过程高度不断降低，因此重力势能减小；蹦床被挤压的形变程度持续变大，因此蹦床的弹性势能增大。
(3) 运动员在A点刚接触蹦床时，蹦床弹力小于自身重力，仍会继续加速下落，直到B点重力和弹力平衡，速度达到峰值，之后开始减速，因此B点处运动员的动能最大。
【答案】
(1)不变 (2)减小；增大 (3)B
【知识点】
机械能转化，重力势能影响因素，动能影响因素
【点评】
本题结合蹦床运动的生活化场景考察机械能的相关规律，易错点是容易误认为刚接触蹦床的A点是动能最大的位置，解题的核心是理清运动员接触蹦床后的受力变化，明确加速、减速的阶段分界点。
【难度系数】
0.7

【分析】
这是一道初中物理探究类创新实验题，核心用到转换法和控制变量法两种实验思想：首先第一空需要回忆初中物理中把不易直接观测的物理量转换为直观现象的转换法实例；后续小问全部围绕控制变量法展开，要验证某个猜想，就必须保证除了待探究的变量之外其余所有变量都保持一致，再对比对应实验组的现象推导结论；分析能量转化问题时从重力势能、动能的相互转化逻辑入手；评估实验不足时从实验样本数量、结论普遍性的角度思考即可顺理成章得到答案。
【解析】
1. 实验设计部分：本实验将不易直接测量的反冲力大小转换为容易观测的乒乓球弹起高度，属于转换法的应用，初中物理中典型的同类实验为探究动能的影响因素，实验中将动能大小转换为木块被推动的距离来比较。
2. 第(1)问：要验证水量对反冲力的影响，需要控制杯子材料、下落高度完全相同，仅改变水量，表格中1、2两次实验符合该条件，且水量更大的实验组乒乓球弹起高度更高，对应反冲力更大。
3. 第(2)问：对比1和4两次实验，杯子材料都是纸、杯中水量都是150mL，仅下落高度不同，下落高度更高的实验组乒乓球弹起高度更高，因此可得出对应结论。
4. 第(3)问：对比2和3两次实验，杯中水量都是100mL，杯子材料不同，铝杯的下落高度比纸杯更低，但乒乓球弹起的高度反而比纸杯实验组更高，说明铝杯对应的水的反冲力更大，因此可以验证反冲力和杯子材料有关的猜想一。
5. 第(4)问：从能量转化角度分析，杯子下落高度越高，水的初始重力势能越大，下落到地面时转化得到的动能越大，落地时水受到的反冲力越大，水对乒乓球做功更多，乒乓球获得的机械能更大，弹起后到达最高点的重力势能也更大，因此弹起高度更高。
6. 第(5)问：本实验仅选用了纸和铝两种材质的杯子，没有换用多种不同材质的杯子进行多次重复实验，实验样本少，结论存在偶然性，同时也没有探究杯子形状等其他可能影响反冲力的因素，实验结论的普遍性不足。
【答案】
探究动能的影响因素
（1）1、2
（2）杯子材料和水量一定时,下落高度越高,水所受的反冲力越大
（3）能,因为铝质杯子下落高度低,乒乓球弹起的高度反而更高
（4）高度较高时水的重力势能较大,下落过程中转化成的动能较大,因此落到地面时水所受的反冲力较大,而水对乒乓球做功,使得乒乓球弹起,其到达最高处的重力势能也较大
（5）没有换用多种材质的杯子进行多次测量,且与杯子的形状是否有关没有探究
【知识点】
转换法，控制变量法，能量转化
【点评】
本题属于力学创新探究实验，重点考察了初中物理核心实验方法转换法和控制变量法的实际应用，要求学生能根据实验目的筛选符合变量控制要求的实验组，结合实验现象推导结论，同时考察学生的实验反思与评估能力，能够很好地检验学生的实验探究综合素养。
【难度系数】
0.6