题目内容

5．在探究材料硬度的过程中，小丽等同学的装置如图甲所示，将被测材料置于一个空心竖直管的底部，从管的顶部由静止释放一钢钉，钢钉作用在该材料上，就会产生一个小小的凹痕．从凹痕的大小和深度，就可以判断材料的硬度并排序．

（1）在用钢钉分别撞击不同材料时，它下落的高度保持不变（填“保持不变”、“每次应该不同”或“相同或不同都可以”）．
（2）探究过程中，在几种样品上留下的凹痕大小如图乙所示，则这几种样品由软到硬的顺序是肥皂、奶糖、硬纸、塑料．
（3）竖直下落的物体与地面碰撞时对地面的作用力大小与哪些因素有关呢？某同学猜想与物体的质量、开始下落时离地面的高度有关．
①你猜想还与物体落地时的速度（或物体与地面的作用时间，物体的形状、物体及地面硬度、是否反弹、反弹速度大小等等均可）有关；
②该同学为验证他的猜想，设计了如下实验方案：在水平地面上平铺一些报纸：将涂满红色颜料的同一篮球从不同高度由静止释放，篮球会在报纸上留下大小不同的圆形红色印迹；通过比较印迹的大小即可比较篮球对地面作用力的大小．该方案所用到的实验方法有控制变量法和转换法．
③另一同学将留有红色印迹的报纸放在如图丙所示电子测力计上，再将篮球放在印迹中央，用力下压篮球，当篮球恰好将印迹覆盖时，此时测力计示数即为篮球留下该印迹时对地面作用力的大小．

分析 （1）研究每一个因素和反弹高度的关系，保证其它的量不变，采用的方法是控制变量法．
（2）凹痕越大，则材料的硬度越小；
（3）①结合已有的知识基础，我们猜想竖直下落的物体与地面碰撞时对地面的作用力大小与物体落地时的速度（填“物体的形状”、“物体及地面硬度”、“物体与地面作用时间”、“是否反弹”、“反弹速度大小”）等因素有关．
②在该实验中，我们选用同一篮球，其目的是为了控制其质量相等，故能判断该操作的目的和方法；同时由于篮球与地面间作用力的大小不好比较，于是我们通过比较印迹的大小即可比较篮球对地面作用力的大小，故能判断这里用到的研究方法．
③由于篮球下落时与地面间有作用力，所以才使得篮球上出现红色的印迹，故想判断该力的大小，即只需将篮球放在印迹中央，用力下压篮球，当篮球恰好将印迹覆盖时，即表明测力计示数即为篮球留下该印迹时对地面作用力的大小．

解答 解：（1）探究不同材料的硬度，应控制材料不同，钢钉下落的高度相同；
（2）由图可知：肥皂的凹痕最大，其次是奶糖、硬纸、塑料；凹痕越大，表明物质的硬度越小，所以这几种样品由软到硬的顺序是：肥皂、奶糖、硬纸、塑料；
（3）①据已有的生活经验可知，竖直下落的物体与地面碰撞时对地面的作用力大小与地面碰撞时对地面的作用力大小与物体落地时的速度（填“物体的形状”、“物体及地面硬度”、“物体与地面作用时间”、“是否反弹”、“反弹速度大小”）等因素有关．
②在该实验中，我们选用同一篮球，其目的是为了控制其质量相等，故能判断该操作中用到了控制变量的方法；同时由于篮球与地面间作用力的大小不好比较，于是我们通过比较印迹的大小即可比较篮球对地面作用力的大小，故能判断这里用到了转换的方法．
③由于篮球下落时与地面间有作用力，所以才使得篮球上出现红色的印迹，故想判断该力的大小，即只需将篮球放在印迹中央，用力下压篮球，当篮球恰好将印迹覆盖时，即表明测力计示数即为篮球留下该印迹时对地面作用力的大小．
故答案为：（1）保持不变；（2）肥皂、奶糖、硬纸、塑料；（3）①物体落地时的速度（或物体与地面的作用时间，物体的形状、物体及地面硬度、是否反弹、反弹速度大小等等均可）；②控制变量法和转换法；③印迹．

点评 该题以探究重力势能大小的影响因素为实验的背景，考查了物理学中常用研究方法的理解和应用，该题是一道能力题，难度较大．

练习册系列答案
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15．根据我们学过的凸透镜成像的知识，下列那一种情况是可能存在的（　　）
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16．在学习“探究影响电流热效应的因素”时，同学们发现用电阻丝对煤油加热时，观察温度计的示数变化的过程非常耗时，为了减少实验的时间，他们提出了如下改进的设想：
设想一：将煤油换成水来做实验，
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（1）根据所学知识，他们经过讨论，断定设想一是错误的，你认为他们他们判断的依据是：水的比热容比煤油大，温度难升难降．
（2）为了验证设想二，他们设计了下面的实验：
①在的锥形瓶中装入质量相等的红墨水，用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B的装置，通电后通过玻璃管中液柱的高度来显示温度变化的大小．然后把它们分别接入相同的电路，发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B管上升迅速，这说明气体传热本领比液体好．
②在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面，这是因为瓶内气压大于瓶外气压，使管内的液柱与瓶内液面相平，他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示，接下来的操作是抽气．
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13．小明在选用弹簧测力计的过程中，发现测量大小相同的力时，用不同规格的测力计，弹簧伸长的长度不一样．对哪些因素会影响弹簧的伸长量，小明有三种猜想：
猜想1：制造弹簧所用的材料可能影响弹簧的伸长量
猜想2：弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量
猜想3：弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量
小明为探究自己的猜想，设计出一个实验方案：
①将一根弹簧剪成长度不同的两根，测出两根弹簧的初始长度L1、L2．
②固定弹簧的一端，用大小相同的力拉弹簧，测出两根弹簧的对应长度L1′、L2′．
③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，记录实验数据．
（1）该实验方案研究的是猜想②（填写序号）．
（2）实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”，这样做的目的是控制两弹簧的材料和粗细一样．
（3）实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”表明弹簧的伸长量还与拉力大小有关．
（4）探究此猜想需要研究和比较的物理量是弹簧伸长量和弹簧的原长．
20．晓丽去买蜂蜜，发现蜂蜜在瓶内向下流动得比较慢，不像流水那样．她猜想：物质的粘性大小与什么因素有关呢？她猜想液体的粘性也可能与温度有关，温度越高，粘性越小．她设计了如下的实验方案：将蜂蜜分装入三个小瓶，一瓶放在冰箱，一瓶放在室内，另一瓶放在微波炉加热一会儿，然后找三支相同的试管，用三支滴管分别从三个小瓶中各滴一滴蜂蜜，同时，分别滴到同样倾斜放置着的试管内壁上，观察各滴蜂蜜流到试管底部的时间，并记录实验数据如表：
蜂蜜在冰箱中在室内经微波炉加热
温度较低一般较高
流淌时间较长一般较短
（1）晓丽又用其它几种物质做了相同的实验，并对这些实验现象分析：可以初步得出结论：有些物质，随着温度的升高，它的粘性变小，这一结论可以用图象B（填“A”或“B”）来表示．
（2）在上述探究过程中，晓丽运用了“控制变量法”，她在实验时控制了蜂蜜的质量等不变，只改变了蜂蜜的温度；还运用了“转换法”，她将不能直接测量的“粘度”转换成可以测量的流淌时间来完成实验探究，在物理学习中还有哪些地方用到这两种方法，请各举一例：
“控制变量法”的例子：探究电流和电阻、电压的关系实验．“转换法”的例子：测不规则小石块的体积转换成测小石块排开水的体积．
10．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　）
A．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能
B．汽油机的做功冲程把机械能转化为内能
C．一定质量的水凝固成冰，它具有的内能一定减少
D．温度高的物体含有的热量比温度低的物体多
17．某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系．他实验时组装了如图1所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见表）．
加热的时间/min0123456
甲杯水温/℃25[272932343638
乙杯水温/℃25262728293031
（1）在安装、调整实验器材时，合理的顺序是（甲图中）：先调整固定B的位置（选填“A”或“B”）．
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的质量．
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是煤油．
（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两灯中燃料的质量，并根据记录的数据，利用公式Q吸=cm（t-t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值．你认为他的计算结果可靠吗？不可靠；为什么？燃料不可能完全燃烧，并且产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失．
（5）他又用两个完全相同的酒精灯，分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，分别记录加热时间和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图象，如图2所示．如果已知甲的比热容是1.8×103J/（kg•℃），则乙的比热容是2.4×103J/（kg•℃）．
14．请利用身边的器材设计一个小实验，说明分子间有相互作用力．（验证其中一种即可）
（1）实验器材：一根钢筋；
（2）实验过程及现象：用力拉伸钢筋，钢筋不会变长，即说明分子间有引力作用；用力捏钢筋时，钢筋不易变形，即说明分子间有斥力作用；
（3）实验结论：分子间即有斥力作用，又有引力作用．
15．关于力的认识，下列说法中错误的是（　　）
A．力是物体对物体的作用
B．力的产生离不开物体
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