题目内容

18．某学习小组利用如图甲体验“模拟引力”之后，进一步思考：绳子的拉力大小与什么因素有关？并提出了如下猜想．
猜想A：与小球的质量大小有关；
猜想B：与小球运动的快慢有关；
猜想C：与绳子的长度有关．
为了验证猜想，学习小组于是进行实验探究：用一根细绳子的一端拴住一个小球，用手抓住绳子的另一端，抡动细绳，让小球在光滑水平面上做圆周运动，如图乙所示，实验中，用手感受绳子的拉力大小，做几次实验后，得到实验数据如表：
实验次数小球的质量/g运动的快慢绳子的长度/cm绳子的拉力
115慢10很小
220慢10小
320快10大
420快15很大
（1）实验中，小球在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力（不计空气阻力）．
（2）实验中，在绳子拉力的作用下，小球的运动方向不断改变，这一现象可说明绳子拉力的作用效果是改变物体的运动状态，若绳子断了，小球不能（填“能”或“不能”）继续做圆周运动．
（3）分析对比实验次数1、2的数据，可以初步验证猜想A；分析对比实验次数2、3的数据，可以初步得出的结论是：在小球质量与绳子长度相同时，绳子拉力大小与小球运动快慢有关．
（4）本实验采用的研究方法有转换和控制变量法．

分析 （1）对小球进行受力分析，得出结论；
（2）运动方向的改变属于运动状态的变化；
根据力是改变物体运动状态的原因进行分析；
（3）比较1、2和2、3中控制的变量和改变的量，得出结论；
（4）研究绳子的拉力影响因素采用控制变量法和转换法．

解答 解：
（1）小球在竖直方向受重力和支持力的作用，这两个力是一对平衡力；
（2）绳子拉力使小球的运动方向不断改变，说明力改变了物体的运动状态；
小球的运动方向不断发生变化，是因为受到绳子拉力的作用，若绳子断了，小球不能继续做圆周运动；
（3）1、2的数据，绳子的长度和小球的速度相同，质量不同，绳子拉力不同，可得绳子拉力与物体的质量有关，即可验证猜想A；
2、3的数据，小球质量和绳子长度相同，运动快慢不同，运动越快，绳子拉力越大，可得在小球的质量、绳子的长度大小一定时，小球运动越快（速度越大），绳子的拉力就越大．
（4）此实验中，用小球运动方向的改变来反映力的作用效果，是转换法；研究其中一个量对绳子拉力作用效果影响时，控制其他的量不变，是控制变量法．
故答案为：（1）重力；支持；（2）改变物体的运动状态；不能；（3）A；在小球质量与绳子长度相同时，绳子拉力大小与小球运动快慢有关；（4）控制变量．

点评 此题是探究绳子拉力做圆周运动时，绳子的拉力大小与什么因素有关的实验，主要考查了对控制变量法的应用及对实验数据的分析，难度不是很大．

练习册系列答案
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8．某实验小组做“测量小灯泡电功率”的实验电路如图甲所示．已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于A端（选填“A”或“B”），目的是保护电路，使灯泡两端电压达到额定电压．
（2）试验中，闭合开关，如果小灯泡与灯座接触不良，则会看到电压表有示数，电流表无示数．（均选填“有”或“无”）
（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片P到某位置时，电压表的时数为2.2V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V，这时电流表的示数如图乙所示，读数为0.32A，则小灯泡的额定功率为0.8W．
9．小明利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点．实验前，他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上，如图甲所示．

（1）当他将金属盒浸没于水中后，发现U形管两端液面如图乙所示的情景，则实验装置可能出现了橡皮管破裂问题．
（2）排除故障后，他重新将金属盒浸没于水中，发现随着金属盒没入水中的深度增大，U形管两边液面的高度差逐渐变大，如图丙所示，由此可知液体内部的压强与浸入液体的深度有关．
（3）小明发现保持金属盒在图丙中深度不变，只改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差不变化（选填“变化”或“不变化”），表明在相同条件下，液体内部向各个方向的压强相等（选填“相等”或“不相等”）．
（4）接着小明要探究液体内部压强与液体密度的关系，则应保持浸入液体的深度不变，改变液体的密度．
（5）小明保持图丙中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，实验情形如图丁所示．比较丙、丁两次实验，小强得出了：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大的结论．他的结论是不可靠的，原因是实验过程中没有控制金属盒在液体中的深度一定．
6．如图所示，是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上．请回答以下问题：
（1）设计实验的目的是研究钢球（钢球/木块）动能的大小与速度的关系．
（2）这里说有“动能”是指B（填序号）
A、钢球在斜面上时的动能B．钢球撞击木块时的动能  C、钢球撞击木块后的动能D、木块的动能
（3）实验是通过观察木块被推动的距离，得出结论的．
（4）若在实验时，木块被撞出了水平木板的右端而掉到地上，为了解决这一问题，请你提出一条合理的建议：钢球放低点．
13．如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用的，F的大小与时间t的关系以及物体的运动速度v与时间t的关系如图乙所示．

（1）由图可知，当t=1s时，物体处于静止（填“静止、匀速直线运动、减速运动”）状态；
（2）当t=5s时，物体受到的摩擦力为2N．
（3）当t=1s时，物体受到的摩擦力为1N．
（4）分析：在另一次实验中的某段时间内，木块始终受到一个2N的水平推力（木块放在同一地面上）如图丙所示，则对木块所处状态的判断中，正确的是C．
A．静止 B．匀速直线运动．C．静止或匀速直线运动 D．条件不足，无法判断．
3．用弹簧测力计拉着重8N的物体在水平面上以2.5m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为2N．当弹簧测力计突然脱离物体时，则（　　）
A．物体速度保持不变，受到的摩擦力小于2N
B．物体速度逐渐减小，受到的摩擦力等于2N
C．物体速度逐渐减小，受到的摩擦力等于8N
D．物体立即停止，受到的摩擦力为零
10．在科学探究中，提出问题是非常重要的，商河实验中学小征同学观察到，由于怕饭菜太烫，来不及冷却而影响小征的早餐，妈妈总是很早就起床了．为了让妈妈多睡一会儿，小征就想找到一种让物体快速冷却的方法．小征注意到妈妈是把饭菜放在空气中冷却的，而厨房中适合用来冷却的另一种物质就是水．水和空气哪个的冷却效果好呢？为此小征提出了科学问题：牛奶的冷却快慢与哪些因素有关？并进行了进行了如下的探究：
小征用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个（甲）放在温度与室温相同的水中，另一个（乙）就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上，如图所示．并设计了如下表格：
甲的示数/℃
甲冷却快慢
乙的示数/℃
乙冷却快慢
小民提出了不同的看法，他提出的问题：牛奶的冷却时间与哪些因素有关？实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如表：
时间/min024681012141618
甲的示数/℃70605347423937353433
乙的示数/℃70666158555250484644
（1）一个科学问题问题，应该具有探究价值且易于探究，你认为小民提出的科学问题更好一些，理由：小民的方案收集的实验证据是数据，比语言描述更准确，或小民的方案易于探究，表格的设计便于进行数据分析得出结论．
（2）对甲、乙两个瓶中的牛奶，小民要控制它们哪些量相同？牛奶的质量、牛奶的初温；
（3）小民通过实验进行数据分析，发现水冷却效果更好（填“空气”或“水”）；
（4）进一步分析表中甲的示数，小民的同学小莹又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的时间前后并不一致，是越来越慢的．小莹想用“冷却速度”（用字母V代表）来定量表示冷却的快慢程度，可是百思不得其解，这个概念太难了，于是请教侯老师，候老师说可根据我们教材中学过的比值法表示这个概念．请你结合所学的物理知识给该物理量下个定义：变化的温差与变化温差所用的时间的比叫做冷却速度．
（5）晶晶又仔细分析了甲冷却速度变小的原因，认识到这是因为牛奶冷却的时间还会受到水温的影响．
7．如图是一个学习小组探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置示意图，实验中使用的器材有：光滑斜面、大小不同的钢球、木块、刻度尺等．
让铁球从斜面上滚下撞击木块记录的实验数据如表：
序号铁球质量m/g铁球起始高度h/cm木块撞击后移动的距离s/cm
11001015
21002026
32002041
（1）实验中通过观察木块撞击后移动的距离，来比较铁球对木块做功的多少，从而判断铁球具有的动能大小的，物理学中将不易直接测量的量转化为可感知、可量度的量，这种研究方法叫转换法．
（2）比较序号1、2的实验：可初步得出：在铁球的质量相同的情况下，铁球的速度越大，动能越大．
（3）比较序号2、3的实验：由实验可初步得出：在铁球的速度相同情况下．铁球的质量越大，动能越大．
（4）通过上述实验，学习小组不能（选填“能”或“不能”）得出物体的动能与物体的质量成正比的结论．
8．（1）在图甲中画出重物沿斜面下滑时对斜面压力的示意图．
（2）如图乙所示，小球悬挂在细线下来回摆动，请作出小球在图示位置时，所受重力G．
（3）海宝漂浮在水中，用力的示意图画出海宝所受的浮力．

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