题目内容

10.在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”的实验中,三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击后,陷入沙坑中的情况如图所示.
(1)在此实验中,我们是通过木桩陷入沙坑中的深浅程度来比较各铁块的重力势能大小的.
(2)若A、B两铁块质量相等,则铁块下落的高度关系是 h A<h B得出的结论是物体的质量相同时,所处的高度越高,物体的重力势能越大;若B、C两铁块下落的高度相等,则两铁块质量的关系 m B> m C得出的结论是物体所处的高度相同时,质量越大,物体的重力势能越大.

分析 (1)本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的,这种研究问题的方法叫转换法;
(2)①比较A、B找出相同因素和不同因素,根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小,结合控制变量法的思想写出实验结论;
②比较B、C找出相同因素和不同因素,根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小,结合控制变量法的思想写出实验结论.

解答 解:
(1)铁块的重力势能转化为木桩的动能,铁块的重力势能就越大,说明木桩获得的能量就越多,木桩陷入沙坑越深;
(2)①根据图A、B可知,B撞击木桩陷入沙坑的深度大,说明B的重力势能大,若A、B两铁块质量相等,则A下落的高度小于B,即 h A<h B;因此得出的结论是:物体的质量相同时,所处的高度越高,物体的重力势能越大;
②根据图B、C可知,B撞击木桩陷入沙坑的深度大,说明B的重力势能大,若B、C两铁块下落的高度相等,则铁块B的质量大于C的质量,即 m B>m C;因此得出的结论是:物体所处的高度相同时,质量越大,物体的重力势能越大.
故答案为:
(1)木桩陷入沙坑中的深浅程度;
(2)<;物体的质量相同时,所处的高度越高,物体的重力势能越大;>;物体所处的高度相同时,质量越大,物体的重力势能越大.

点评 解决此类问题时,通常是利用转换法和控制变量法来探究物体的重力势能的大小与质量和高度的关系.

练习册系列答案
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20.小强一家计划中考结束后到某溶洞旅游,于是爸爸买回一种新式手电筒.它的前端有3颗发光灯,能发出耀眼的白光,老板说那是3颗并联关系的高亮度发光二极管.想起爷爷有一个老式的手电,小强想到:可否做一个调查,对二者作对比研究呢?结果,小强收集到以下一些资料:
A.爷爷的手电需要三节干电池(每节电压为1.5V)供电,更换“南孚牌”新电池后可连续正常发光3小时;采用白炽灯泡,发光时灯丝温度很高,正常工作电流约为0.3A;灯泡使用寿命约为50小时,为方便更换,灯头采用螺旋式.
B.爸爸的新手电使用二节干电池供电,但发光时亮度比爷爷的老手电要亮得多;更换“南孚牌”新电池后可连续发光20小时;发光二极管属冷光源,正常发光时温度几乎不升高(接近室温),所以其使用寿命极高,可达10万小时;另外,抗震能力强,电光转换效率(电流通过电灯时,转化成的光能在所消耗的电能中占的百分比)高也是其显著特征;灯泡被直接焊接在一小块电路板上.
(1)爷爷的手电筒的额定工作电压是4.5V;所用灯泡 正常发光时灯丝的电阻约是15Ω.
(2)经过比较,两种手电除灯泡及其连接不同外,其他电路一样,请在图中方框内帮小强画出他家新买的手电的电路图(框内已画出了发光二极管的符号).
(3)发光二极管手电有许多优点,如:抗震能力强、寿命长、电光转换效率高、灯泡不需频繁更换.
(4)比较而言,老式手电的灯泡寿命很低,主要因为老式手电的灯泡灯丝温度高,灯丝容易熔断.
(5)新式手电为什么将灯泡焊接在电路板上,而不采用螺旋式灯头呢?
答:新式手电灯泡使用寿命长,不需频繁更换,所以将灯泡焊接在电路板上.
(6)经测量,手电筒在不能正常发光时,干电池的电能被消耗80%,计算一节“南孚牌”干电池所储存的电能大约是6075焦耳.

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