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猜想一:弹性势能的大小与弹簧的材料有关;
猜想二:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关.
为探究猜想一是否正确,小明同学设计了如图甲所示的实验装置,探究方案如下(以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度):
①将A、B两根外形完全相同,材料不同的弹簧分别按图甲安装好;
②将小球置于弹簧A的右端,使弹簧被压缩的长度为3cm(见图乙),放手后小球被弹出,并与一木块相碰,木块被推动了一段距离S1;
③将小球置于弹簧B的右端,使弹簧被压缩的长度为3cm,放手后小球被弹出,并与在同一位置的同一木块相碰,木块被推动了一段距离S2;
④比较S1、S2得出结论.
(1)比较以上实验数据,若
(2)由于弹性势能的大小不便用仪器测量,本实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离,这种研究方法叫转换法.请你按要求举出两个在探究中用转换法的实例:
①热学:
②电学:
(3)请将探究猜想二的方案补充完整.
①将弹簧A按如图13甲安装好;
②将小球置于弹簧A的右端,使弹簧被压缩的长度为2cm,放手后小球被弹出,并与一木块相碰,木块被推动了一段距离S3;
③
④
为了研究物体浸入液体中测力计示数的情况,某小组同学分别利用体积相等的不同圆柱体甲、乙和水等进行实验。如图15所示,他们先将高为0.10米的圆柱体甲挂在测力计下,逐步改变其下表面在水中的深度h,读出相应的测力计示数F,并将h和F记录在表一中。他们再用高为0.08米的圆柱体乙重复实验,
将数据记
录在表二中。为进一步研究F和h的关系,他们计算每一次实验时F的变化量DF,并将结果分别记录在表一和表二的后一列中。
① 根据每次实验的记录,分析F和h的关系,可初步得出结论。
(a)分析比较实验序号 (12) 等数据中F和h的关系及相关条件
,可得出的初步结论是:圆柱体在浸入水的过程中,测力计的示数F随在水中的深度h的增大而减小。
(b)分析比较实验序号6与7或1
2、13与14等数据中F和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是: (13) 。
② 小红同学分析比较测力计示数的变化量DF与h的关系时,发现同样要区分圆柱体是否浸没两种情况来描述结论。她思考后,认为若用圆柱体浸入水中的体积V浸来替换h,所得出的结论可避免上述问题,则分析DF与V浸的关系及相关条件,可初步得出的结论是: (14) 。当小红分析比较表一、二中DF相等时的数据及相关条件,发现:不同的圆柱体浸在水中,当 (15) 时,测力计示数变化量DF的大小相等。
③ 小明同学在分析小红的结论时,提出:“用浸入水中的体积V浸来替代h” 需要满足的条件是浸入水中物体的体积V=Sh。那么不规则物体浸入水中,DF与V浸是否存在同样的关系?随后小明进行实验解决该问题。他设计了表三用以记录相关数据,请你完成表三中空缺的栏目。
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表一(圆柱体甲,高0.10米)
| 实验 序号 | h (米) | F (牛) | △F (牛) |
| 1 | 22.0 | ||
| 2 | 0.02 | 20.4 | 1.6 |
| 3 | 0.05 | 18.0 | 4.0 |
| 4 | 0.06 | 17.2 | 4.8 |
| 5 | 0.08 | 15.6 | 6.4 |
| 6 | 0.10 | 14.0 | 8.0 |
| 7 | 0.12 | 14.0 | 8.0 |
| 实验 序号 | h (米) | F (牛) | △F (牛) |
| 8 | 26.0 | ||
| 9 | 0.02 | 24.0 | 2.0 |
| 10 | 0.04 | 22.0 | 4.0 |
| 11 | 0.06 | 20.0 | 6.0 |
| 12 | 0.08 | 18.0 | 8.0 |
| 13 | 0.10 | 18.0 | 8.0 |
| 14 | 0.12 | 18.0 | 8.0 |
(a)分析比较实验序号______等数据中F和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:圆柱体在浸入水的过程中,测力计的示数F随在水中的深度h的增大而减小.
(b)分析比较实验序号6与7或12、13与14等数据中F和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:______.
②小红同学分析比较测力计示数的变化量△F与h的关系时,发现同样要区分圆柱体是否浸没两种情况来描述结论.她思考后,认为若用圆柱体浸入水中的体积V浸来替换h,所得出的结论可避免上述问题,则分析△F与V浸的关系及相关条件,可初步得出的结论是:______.
当小红分析比较表一、二中△F相等时的数据及相关条件,发现:不同的圆柱体浸在水中,当______时,测力计示数变化量△F的大小相等.
③小明同学在分析小红的结论时,提出:“用浸入水中的体积V浸来替代h”需要满足的条件是浸入水中物体的体积V=Sh.那么不规则物体浸入水中,△F与V浸是否存在同样的关系?随后小明进行实验解决该问题.他设计了表三用以记录相关数据,请你完成表三中空缺的栏目.
表三
| 实验 序号 | 物体 | ______ | ______ | ______ |
| 15 | ______ | ∕ | ∕ | ∕ |
| 16 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 17 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 18 | ______ | ∕ | ∕ | ∕ |
| 19 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 20 | ∕ | ∕ | ∕ |
表一(圆柱体甲,高0.10米)
| 实验 序号 | h (米) | F (牛) | △F (牛) |
| 1 | 22.0 | ||
| 2 | 0.02 | 20.4 | 1.6 |
| 3 | 0.05 | 18.0 | 4.0 |
| 4 | 0.06 | 17.2 | 4.8 |
| 5 | 0.08 | 15.6 | 6.4 |
| 6 | 0.10 | 14.0 | 8.0 |
| 7 | 0.12 | 14.0 | 8.0 |
| 实验 序号 | h (米) | F (牛) | △F (牛) |
| 8 | 26.0 | ||
| 9 | 0.02 | 24.0 | 2.0 |
| 10 | 0.04 | 22.0 | 4.0 |
| 11 | 0.06 | 20.0 | 6.0 |
| 12 | 0.08 | 18.0 | 8.0 |
| 13 | 0.10 | 18.0 | 8.0 |
| 14 | 0.12 | 18.0 | 8.0 |
(a)分析比较实验序号______等数据中F和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:圆柱体在浸入水的过程中,测力计的示数F随在水中的深度h的增大而减小.
(b)分析比较实验序号6与7或12、13与14等数据中F和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:______.
②小红同学分析比较测力计示数的变化量△F与h的关系时,发现同样要区分圆柱体是否浸没两种情况来描述结论.她思考后,认为若用圆柱体浸入水中的体积V浸来替换h,所得出的结论可避免上述问题,则分析△F与V浸的关系及相关条件,可初步得出的结论是:______.
当小红分析比较表一、二中△F相等时的数据及相关条件,发现:不同的圆柱体浸在水中,当______时,测力计示数变化量△F的大小相等.
③小明同学在分析小红的结论时,提出:“用浸入水中的体积V浸来替代h”需要满足的条件是浸入水中物体的体积V=Sh.那么不规则物体浸入水中,△F与V浸是否存在同样的关系?随后小明进行实验解决该问题.他设计了表三用以记录相关数据,请你完成表三中空缺的栏目.
表三
| 实验 序号 | 物体 | ______ | ______ | ______ |
| 15 | ______ | ∕ | ∕ | ∕ |
| 16 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 17 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 18 | ______ | ∕ | ∕ | ∕ |
| 19 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 20 | ∕ | ∕ | ∕ |
表一(圆柱体甲,高0.10米)
| 实验 序号 |
h (米) |
F (牛) |
△F (牛) |
| 1 | 0 | 22.0 | 0 |
| 2 | 0.02 | 20.4 | 1.6 |
| 3 | 0.05 | 18.0 | 4.0 |
| 4 | 0.06 | 17.2 | 4.8 |
| 5 | 0.08 | 15.6 | 6.4 |
| 6 | 0.10 | 14.0 | 8.0 |
| 7 | 0.12 | 14.0 | 8.0 |
| 实验 序号 |
h (米) |
F (牛) |
△F (牛) |
| 8 | 0 | 26.0 | 0 |
| 9 | 0.02 | 24.0 | 2.0 |
| 10 | 0.04 | 22.0 | 4.0 |
| 11 | 0.06 | 20.0 | 6.0 |
| 12 | 0.08 | 18.0 | 8.0 |
| 13 | 0.10 | 18.0 | 8.0 |
| 14 | 0.12 | 18.0 | 8.0 |
(a)分析比较实验序号
(b)分析比较实验序号6与7或12、13与14等数据中F和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:
②小红同学分析比较测力计示数的变化量△F与h的关系时,发现同样要区分圆柱体是否浸没两种情况来描述结论.她思考后,认为若用圆柱体浸入水中的体积V浸来替换h,所得出的结论可避免上述问题,则分析△F与V浸的关系及相关条件,可初步得出的结论是:
当小红分析比较表一、二中△F相等时的数据及相关条件,发现:不同的圆柱体浸在水中,当
③小明同学在分析小红的结论时,提出:“用浸入水中的体积V浸来替代h”需要满足的条件是浸入水中物体的体积V=Sh.那么不规则物体浸入水中,△F与V浸是否存在同样的关系?随后小明进行实验解决该问题.他设计了表三用以记录相关数据,请你完成表三中空缺的栏目.
表三
| 实验 序号 |
物体 | V浸(m3) V浸(m3) |
F(N) F(N) |
△F(N) △F(N) |
| 15 | 不规则物体丙 不规则物体丙 |
∕ | ∕ | ∕ |
| 16 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 17 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 18 | 不规则物体丁 不规则物体丁 |
∕ | ∕ | ∕ |
| 19 | ∕ | ∕ | ∕ | |
| 20 | ∕ | ∕ | ∕ |