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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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.

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