题目内容
10．
某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表明高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3．（1）本实验采用的实验方法是控制变量法．
（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的；
（3）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（4）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关（选填：“有关”或“无关”）．
分析 （1）影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度，实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时，需要保持下落高度和运动路径相同，改变物体质量；
（2）研究物体重力势能与下落高度的关系时，需要保持物体质量和运动路径相同，改变下落高度；
（3）研究物体重力势能与运动路径的关系时，需要保持物体质量和下落高度相同，改变运动路径．据此分析解答；
（4）上面的探究过程，用到控制变量法．
解答 解：（1）由猜想知，物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关，探究过程应用了控制变量法．
（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；
（3）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（4）比较A、C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；
（5）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关．
故答案为：（1）控制变量；（2）球陷入沙面的深度；（3）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（4）当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；（5）无关；
点评 此题考查学生对于物体重力势能的理解和掌握，注意分析实验时，控制变量法和转换法的应用．
练习册系列答案
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搬运砖头的独轮车的有关尺寸如图所示，车箱和砖头总重G=1000N．推车时，人手向上的力F=300N，使用它可以省力（选填“省力”或“省距离”），生活中应用这个特点的杠杆还有钢丝钳（请举出一例）
伽利略等科学家曾做如图所示的实验小车从斜面的同一高处滑下，观察、比较小车在不同平面的运动情况．
电流的磁效应是丹麦奥斯特发现的．通电螺线管的附近有一个小磁针静止时N极的指向如图所示，螺线管的b端是S极，电源的B端是正极．
15．
归纳式探究-研究弹簧的刚性系数：我们知道，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的长度就越大．但是，用同样大小的力去拉两只不同的弹簧，伸长的长度不同，这说明弹簧有“软”、“硬”之分，容易被拉伸的弹簧比较软，反之比较硬．弹簧的软硬用它的刚性系数来表示．刚性系数越大，弹簧越硬．
为了研究弹簧的刚性系数与哪些因素有关，通过有关实验探究，取得数据如下（其中：S为制造弹簧的金属丝的横截面积，n为弹簧的匝数，r为弹簧的半径，A为弹簧的刚性系数）：
（1）A=k$\frac{{S}^{2}}{n{r}^{3}}$，其中k与制造弹簧的材料有关，材料不同，k值一般不同．
（2）用粗细相同的铜丝做成半径相同但匝数不同的弹簧，则弹簧的刚性系数和匝数的关系可以用图象中的图线b表示．
（3）用横截面积为9×10-6m2的铜丝制成一个30匝、刚性系数为100N/m的弹簧，则该弹簧的半径为3×10-2m．（k铜=2×109N/m2）
归纳式探究-研究弹簧的刚性系数：我们知道，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的长度就越大．但是，用同样大小的力去拉两只不同的弹簧，伸长的长度不同，这说明弹簧有“软”、“硬”之分，容易被拉伸的弹簧比较软，反之比较硬．弹簧的软硬用它的刚性系数来表示．刚性系数越大，弹簧越硬．为了研究弹簧的刚性系数与哪些因素有关，通过有关实验探究，取得数据如下（其中：S为制造弹簧的金属丝的横截面积，n为弹簧的匝数，r为弹簧的半径，A为弹簧的刚性系数）：
| 材料 | s/m2 | n | r/m | A/（N•m-1） |
| 钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 90 |
| 钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 180 |
| 钢 | 6×10-6 | 100 | 1×10-2 | 360 |
| 钢 | 3×10-6 | 100 | 1×10-2 | 90 |
| 钢 | 6×10-6 | 100 | 2×10-2 | 45 |
（2）用粗细相同的铜丝做成半径相同但匝数不同的弹簧，则弹簧的刚性系数和匝数的关系可以用图象中的图线b表示．
（3）用横截面积为9×10-6m2的铜丝制成一个30匝、刚性系数为100N/m的弹簧，则该弹簧的半径为3×10-2m．（k铜=2×109N/m2）
2．在“观察水的沸腾”实验中，小明同学的实验数据如表：
（1）从表中的数据可以看出，在第6min记录的数据明显错误，判断的理由是水沸腾后吸热温度不变．
（2）由表中数据可知，水的沸点是98℃，此时液面上的气压小于1标准大气压（选填“小于”、“大于”或“等于”）．
（3）小明观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况如图甲、乙所示，其中甲图是水在沸腾时的情况．
（4）请指出丙图中实验操作的错误是：温度计的玻璃泡碰到了烧杯底部．
（5）3min记录温度时，温度计示数如图丁所示，此时温度为96℃．
（6）请根据如表的数据，在如图戊的坐标中描点画出水的温度随时间变化图象．
（7）水沸腾时，可以看到水面上不停地的冒“白气”产生此现象的原因是水蒸气遇到温度较低的空气液化形成小水滴．
（8）实验结束后，同学们相互交流时，有的小组觉得把水加热到沸腾的时间过长，请你说出一条缩短加热时间的方法减少水量．
（9）小红和小兰同学也在实验室里做“水的沸腾”实验，选用的实验装置相同，她们绘制的沸腾图象如图B所示．问a、b图象不同的原因是甲组水的质量小于乙组水的质量
（10）1个标准大气压下酒精的沸点是78℃，煤油的沸点是150℃，完成本实验所用的温度计液泡中的液体可能是煤油（选填“酒精”或“煤油”）
| 时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 温度/℃ | 90 | 92 | 94 | 96 | 98 | 98 | 97 | 98 |
（2）由表中数据可知，水的沸点是98℃，此时液面上的气压小于1标准大气压（选填“小于”、“大于”或“等于”）．
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（6）请根据如表的数据，在如图戊的坐标中描点画出水的温度随时间变化图象．
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19．1m/s 估计是下面那个物体的速度？（ ）
| A． | 蜗牛 | B． | 人步行 | C． | 人骑自行车 | D． | 磁悬浮列车 |
用图甲所示的实验装置探究烧杯内的某种物质熔化时温度的变化规律．实验过程中，电热棒的加热功率保持恒定．