20．物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动．为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，同学小王有如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关；
猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关．
为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
（1）为了验证猜想一，应比较实验序号1和3，结论是：物体下落的快慢与材料无关；
（2）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间不相等（填“相等”或“不相等”），原因是：纸所受的空气阻力相对于纸的重力不能忽略不计．
| 实验序号 | 材料 | 物体质量（kg） | 下落高度（m） | 下落时间（s） |
| 1 | 铁球 | 1 | 20 | 1.96 |
| 2 | 铁球 | 1 | 30 | 2.47 |
| 3 | 铅球 | 1 | 20 | 1.96 |
| 4 | 铅球 | 2 | 20 | 1.96 |
猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关；
猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关．
为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
（1）为了验证猜想一，应比较实验序号1和3，结论是：物体下落的快慢与材料无关；
（2）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间不相等（填“相等”或“不相等”），原因是：纸所受的空气阻力相对于纸的重力不能忽略不计．
19．在客流量较大的区域，部分面食店为了减少顾客的就餐等待时间，会把面食的温度控制得恰到好处．某兴趣小组为了探究热水与冷水混合后的温度和哪些因素有关，将不同质量、不同温度的水在绝热容器中进行混合，并测出混合后的温度．实验结果记录如表．
（1）分析实验序号1与2与4的数据可知：当热水的温度t1、冷水的温度t2与冷水的质量m2保持不变时，混合后的温度t随热水的质量m1的增大而升高．
（2）分析实验序号1（或3或8或9）的数据可以得出：当热水的质量m1等于冷水的质量m2时，混合后的温度t与热水的温度t1、冷水的温度t2满足关系式$\frac{{t}_{1}{+t}_{2}}{2}$．
（3）某同学分析表格中的数据，得出的结论是：当热水的质量m1、冷水的质量m2、冷水温度t2保持不变时，混合后的温度t与热水的温度t1成正比．请您分析该结论是否正确并说明理由．不正确；分析实验序号5、6、7的数据可知当热水的质量m1、冷水的质量m2保持不变且冷水的温度t2=0℃时，混合后的温度t与热水的温度t1成正比．
| 实验 序号 | 热水的质量 m1（克） | 热水的温度 t1（℃） | 冷水的质量 m2（克） | 冷水的温度 t2（℃） | 混合后的温度 t（℃） |
| 1 | 10 | 60 | 10 | 10 | 35 |
| 2 | 30 | 60 | 10 | 10 | 47.5 |
| 3 | 30 | 80 | 30 | 24 | 52 |
| 4 | 40 | 60 | 10 | 10 | 50 |
| 5 | 40 | 45 | 20 | 0 | 30 |
| 6 | 40 | 60 | 20 | 0 | 40 |
| 7 | 40 | 75 | 20 | 0 | 50 |
| 8 | 40 | 90 | 40 | 20 | 55 |
| 9 | 40 | 60 | 40 | 20 | 40 |
（2）分析实验序号1（或3或8或9）的数据可以得出：当热水的质量m1等于冷水的质量m2时，混合后的温度t与热水的温度t1、冷水的温度t2满足关系式$\frac{{t}_{1}{+t}_{2}}{2}$．
（3）某同学分析表格中的数据，得出的结论是：当热水的质量m1、冷水的质量m2、冷水温度t2保持不变时，混合后的温度t与热水的温度t1成正比．请您分析该结论是否正确并说明理由．不正确；分析实验序号5、6、7的数据可知当热水的质量m1、冷水的质量m2保持不变且冷水的温度t2=0℃时，混合后的温度t与热水的温度t1成正比．
18．社会上有这样的传闻：许多菜市场的商家在电子秤下面放上衬垫物，这样电子秤显示的示数会大于商品的质量导致消费者购买的商品缺斤短两，电子秤下放上衬垫物真会影响测量的结果吗？
科学兴趣小组准备了电子秤、称量物（100g、300g、500g砝码各1个），泡沫板．毛毯、纸板，进行实验．结果记录如下表．
（1）通过对表中数据分析，可得出的结论是电子秤测量质量与衬垫材料无关．
（2）用毛毯作为衬垫物时，电子秤显示的示数有偏差是什么因素引起的？科学兴趣小组的同学们通过思考和讨论后认为可能与毛毯太软引起电子枰倾斜有关．为此，他们把电子秤置于水平木板上，调零后放上砝码测质量，改变木板与水平桌面的倾角α的大小，调零后继续探究，如图所示．请你帮助他们设计一个记录实验数据的表格．
科学兴趣小组准备了电子秤、称量物（100g、300g、500g砝码各1个），泡沫板．毛毯、纸板，进行实验．结果记录如下表．
 | 无 | 泡沫板 | 毛毯 | 纸板 |
| 500g砝码 | 500 | 500 | 498 | 500 |
| 300g砝码 | 300 | 300 | 299 | 300 |
| l00g砝码 | t00 | 100 | 100 | 100 |
（2）用毛毯作为衬垫物时，电子秤显示的示数有偏差是什么因素引起的？科学兴趣小组的同学们通过思考和讨论后认为可能与毛毯太软引起电子枰倾斜有关．为此，他们把电子秤置于水平木板上，调零后放上砝码测质量，改变木板与水平桌面的倾角α的大小，调零后继续探究，如图所示．请你帮助他们设计一个记录实验数据的表格．
17．
逆风骑自行车时，弯着身体，会省力些；雨天，撑伞逆风行走时，风速越大，行走越困难．这是因为受到空气阻力的作用．物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢？小明猜想可能与物体的迎风面积和风速有关．为验证以上猜想，小明选用了如下器材：可调速电风扇（高、中、低三档）、弹簧测力计、面积不同的塑料挡板三块、光滑玻璃板、小车．
（1）小明设计了如图所示实验，用电风扇向小车及挡板吹风，模拟小车运动时受到的空气阻力．根据二力平衡知识，通过弹簧测力计示数即可知道小车受到的空气阻力．
（2）小明在探究风速对小车所受空气阻力影响时，保 持迎风面积一定，测得数据如下：
通过对表中数据分析，可得出的结论是：在迎风面积相同时，风速越大，阻力越大．
（3）小明还想探究迎风面积对小车所受空气阻力的影响，请你帮他设计出主要的实验步骤：①保持电风扇风速不变，②在小车上放置面积不同的塑料挡板，分别测出小车所受到的空气阻力．
（4）你认为影响物体所受空气阻力大小的因素可能还有物体的形状（写出一个）．
逆风骑自行车时，弯着身体，会省力些；雨天，撑伞逆风行走时，风速越大，行走越困难．这是因为受到空气阻力的作用．物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢？小明猜想可能与物体的迎风面积和风速有关．为验证以上猜想，小明选用了如下器材：可调速电风扇（高、中、低三档）、弹簧测力计、面积不同的塑料挡板三块、光滑玻璃板、小车．（1）小明设计了如图所示实验，用电风扇向小车及挡板吹风，模拟小车运动时受到的空气阻力．根据二力平衡知识，通过弹簧测力计示数即可知道小车受到的空气阻力．
（2）小明在探究风速对小车所受空气阻力影响时，保 持迎风面积一定，测得数据如下：
| 风速 | 低 | 中 | 高 |
| 小车受到的空气阻力/N | 0.8 | 2.2 | 3.8 |
（3）小明还想探究迎风面积对小车所受空气阻力的影响，请你帮他设计出主要的实验步骤：①保持电风扇风速不变，②在小车上放置面积不同的塑料挡板，分别测出小车所受到的空气阻力．
（4）你认为影响物体所受空气阻力大小的因素可能还有物体的形状（写出一个）．
眼睛凸透镜对光的作用：取一烧杯，里面冲以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一凸透镜，用手电筒射出一束平行光，垂直射入烧杯中，现象如图所示：
15．小华同学发现家用白炽灯在刚开灯瞬间易烧坏，猜想白炽灯的电阻可能与灯丝的某个因素有关，于是，找来与白炽灯工作原理相同的小灯泡，按图甲所示电路图进行探究，电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压2.5V．
（1）请用笔画代替导线，把图乙的电路按图甲的电路图连接完整，使滑片P向右移动时灯的亮度变亮．
（2）连接电路后闭合开关，小灯泡闪亮一下就熄灭．检查发现小灯泡的灯丝已烧断．分析原因是闭合开关时，滑动变阻器连入电路的电阻为最小值（选填“最大值”或“最小值”），导致电流过大而形成的．
（3）断开开关，更换烧坏的电路元件，进行正确的操作．调节滑片使灯泡逐渐变亮，记录电流表和电压表的示数如下表，则小灯泡正常发光时的电阻为10Ω．
（4）小华由实验判断，小灯泡的电阻与灯丝的温度有关，家用白炽灯在开灯瞬间与步骤2中小灯泡形成过大电流的原因不同（选填“相同”或“不同”）．
（1）请用笔画代替导线，把图乙的电路按图甲的电路图连接完整，使滑片P向右移动时灯的亮度变亮．
（2）连接电路后闭合开关，小灯泡闪亮一下就熄灭．检查发现小灯泡的灯丝已烧断．分析原因是闭合开关时，滑动变阻器连入电路的电阻为最小值（选填“最大值”或“最小值”），导致电流过大而形成的．
（3）断开开关，更换烧坏的电路元件，进行正确的操作．调节滑片使灯泡逐渐变亮，记录电流表和电压表的示数如下表，则小灯泡正常发光时的电阻为10Ω．
（4）小华由实验判断，小灯泡的电阻与灯丝的温度有关，家用白炽灯在开灯瞬间与步骤2中小灯泡形成过大电流的原因不同（选填“相同”或“不同”）．
| 电压U/V | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 |
| 电流I/A | 0.16 | 0.19 | 0.22 | 0.25 | 0.28 | |
| 电阻R/Ω | 6.3 | 7.9 | 9.1 | |||
| 亮度 | 微亮→较亮→亮→很亮 | 烧坏 | ||||
14．
某小组同学研究柱形物体浸入液体的过程中液体对容器底部压力的变化情况，他们将高H为0.15米、横截面积为S的圆柱体挂在测力计下，并将其逐步浸入同一容器的液体中（液体不溢出），如图所示，记录其下表面到水面的距离h，计算出相邻两次实验中h的变化量△h，并测得容器底部受到液体的压力F液，将数据记录在表一中．然后，他们变换液体重复实验，将数据记录在表二中．（已知：ρ1＞ρ2）
表一（液体密度为ρ1）
表二（液体密度为ρ2）
①分析比较实验序号1～6或9～14中△F液与△h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：在圆柱体没有全部浸没液体中之前，圆柱体浸入同种液体的过程中，△F液与△h的比值是一个定值．
②分析比较实验序号1～6和9～14中△F液与△h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：在圆柱体没有全部浸没液体中之前，在圆柱体浸入不同种液体过程中，△F液与△h的比值是不同的，液体密度越大，比值越大．
③分析比较实验序号7、8或15、16中的数据及相关条件，发现数据与上述的结论不相符合，简述数据与小红结论不符的原因圆柱体完全浸没，在液体中的深度增加，但液体的深度不再发生变化．
④请进一步综合分析表一、表二的相关数据，并归纳得出结论．
该小组同学认为物体浸入液体的过程中容器底部受到液体压力的增加量△F液除了与h和液体种类有关之外，可能还与物体自身的形状有关，为了验证自己的想法，需添加的器材为正方体乙．
器材：
圆柱体甲 高 H=0.15米 横截面积 2S；
正方体乙 边长H=0.15米 横截面积 S；
圆柱体丙 高 H=0.2米 横截面积 S．
某小组同学研究柱形物体浸入液体的过程中液体对容器底部压力的变化情况，他们将高H为0.15米、横截面积为S的圆柱体挂在测力计下，并将其逐步浸入同一容器的液体中（液体不溢出），如图所示，记录其下表面到水面的距离h，计算出相邻两次实验中h的变化量△h，并测得容器底部受到液体的压力F液，将数据记录在表一中．然后，他们变换液体重复实验，将数据记录在表二中．（已知：ρ1＞ρ2）表一（液体密度为ρ1）
| 实验 序号 | h （米） | F液 （牛） | △h （米） | △F液 （牛） |
| 1 | 0 | 20.0 | 0.01 | 1.0 |
| 2 | 0.01 | 21.0 | ||
| 3 | 0.02 | 22.0 | 0.02 | 2.0 |
| 4 | 0.04 | 24.0 | ||
| 5 | 0.05 | 25.0 | 0.03 | 3.0 |
| 6 | 0.08 | 28.0 | ||
| 7 | 0.15 | 35.0 | 0.01 | 0 |
| 8 | 0.16 | 35.0 |
| 实验 序号 | h （米） | F液 （牛） | △h （米） | △F液 （牛） |
| 9 | 0 | 20.0 | 0.01 | 0.8 |
| 10 | 0.01 | 20.8 | ||
| 11 | 0.02 | 21.6 | 0.02 | 1.6 |
| 12 | 0.04 | 23.2 | ||
| 13 | 0.05 | 24.0 | 0.03 | 2.4 |
| 14 | 0.08 | 26.4 | ||
| 15 | 0.15 | 32.0 | 0.02 | 0 |
| 16 | 0.17 | 32.0 |
②分析比较实验序号1～6和9～14中△F液与△h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：在圆柱体没有全部浸没液体中之前，在圆柱体浸入不同种液体过程中，△F液与△h的比值是不同的，液体密度越大，比值越大．
③分析比较实验序号7、8或15、16中的数据及相关条件，发现数据与上述的结论不相符合，简述数据与小红结论不符的原因圆柱体完全浸没，在液体中的深度增加，但液体的深度不再发生变化．
④请进一步综合分析表一、表二的相关数据，并归纳得出结论．
该小组同学认为物体浸入液体的过程中容器底部受到液体压力的增加量△F液除了与h和液体种类有关之外，可能还与物体自身的形状有关，为了验证自己的想法，需添加的器材为正方体乙．
器材：
圆柱体甲 高 H=0.15米 横截面积 2S；
正方体乙 边长H=0.15米 横截面积 S；
圆柱体丙 高 H=0.2米 横截面积 S．
12．某兴趣小组在老师的指导下作了水火箭升空实验，实验器材有：饮料瓶、气筒、自行车气门、铁丝、橡皮塞、水等，水火箭构造如图所示，根据老师的介绍，同学们了解到水火箭升空工作过程如下：在瓶中装适量的水，塞好瓶塞后放在发射架上，用气筒向瓶内打气，瓶内上方气体压强达到一定程度，高压气体将水和橡皮塞从瓶口压出的同时，瓶飞向高空．
（1）水火箭升空原理可利用我们所学过的力的作用是相互的知识来解释．从能量转化角度来看，水火箭的动能是由内能转化来的．
（2）实验后小明提出了问题：水火箭上升高度与什么因素有关呢？
小明猜想：可能与瓶中气体的压强有关；
小华猜想：可能与瓶中水的体积有关；
小军猜想：可能与瓶子的形状有关；
你认为影响因素还有瓶塞气嘴口径的大小．（写出一点）
（3）实验小组通过试验发现，瓶塞插入深度不同，瓶塞被冲出前用气筒充气次数不同（设充一次气气量相同），他们选用同一可乐瓶，瓶中水量为200ml．通过站在不同楼层观察员目测进行数据记录．考虑到安全做了三次，实验结果如下：
这可验证水火箭上升高度与瓶塞塞入的深度有关的猜想是正确的．为了验证小华的猜想，请你为她设计一个可行的实验步骤：保持其它的情况不变，只改变装入瓶内水的体积，重复试验比较发射高度．
（4）实验小组经过讨论思考发现，瓶塞插入瓶口的深度的加深，其实是增大了瓶塞与瓶口的压力，从而增大了瓶塞与瓶口的摩擦力，使瓶塞不易压出，实现了增大瓶内气压的目的，请你帮助实验小组再想一个增大摩擦力的方法．
（1）水火箭升空原理可利用我们所学过的力的作用是相互的知识来解释．从能量转化角度来看，水火箭的动能是由内能转化来的．
（2）实验后小明提出了问题：水火箭上升高度与什么因素有关呢？
小明猜想：可能与瓶中气体的压强有关；
小华猜想：可能与瓶中水的体积有关；
小军猜想：可能与瓶子的形状有关；
你认为影响因素还有瓶塞气嘴口径的大小．（写出一点）
（3）实验小组通过试验发现，瓶塞插入深度不同，瓶塞被冲出前用气筒充气次数不同（设充一次气气量相同），他们选用同一可乐瓶，瓶中水量为200ml．通过站在不同楼层观察员目测进行数据记录．考虑到安全做了三次，实验结果如下：
| 瓶塞塞入深度 | 浅 | 深 | 更深 |
| 高度/m | 2 | 5 | 12 |
（4）实验小组经过讨论思考发现，瓶塞插入瓶口的深度的加深，其实是增大了瓶塞与瓶口的压力，从而增大了瓶塞与瓶口的摩擦力，使瓶塞不易压出，实现了增大瓶内气压的目的，请你帮助实验小组再想一个增大摩擦力的方法．
11．如图甲所示，是江苏如东风力发电场的外景，该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地，小明在参观了发电场后，对风力发电机产生了浓厚的兴趣．风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢？对这一问题，他做了如下猜想：
①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关，小明设计了如下实验步骤：
①如图乙，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码．
②在风车正前方1m处放置电风扇，将电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间．
③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中．
（注：电风扇挡位越高，风速越大）
表一：
（1）这个实验是通过测量提升钩码到A点的时间来比较风车输出功率的大小．
（2）通过实验可以得到的结论是：风力发电机的输出功率与风速有关，风速越大，风力发电机输出功率越大．
为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：
表二：不同风速下风力发电机每秒获得的风能
表三：发电机输出电功率与风速的关系
（3）对表二进行分析，你发现风速在5m/s～15m/s的范围内，风力发电机每秒获得的风能（E）与风速（v）的数学定量关系式是：E=1200v3．
（4）根据表三，风速为10m/s时，这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作36h．
（5）风速为10m/s时，这台发电机的发电效率是多大？
0 170024 170032 170038 170042 170048 170050 170054 170060 170062 170068 170074 170078 170080 170084 170090 170092 170098 170102 170104 170108 170110 170114 170116 170118 170119 170120 170122 170123 170124 170126 170128 170132 170134 170138 170140 170144 170150 170152 170158 170162 170164 170168 170174 170180 170182 170188 170192 170194 170200 170204 170210 170218 235360
①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关，小明设计了如下实验步骤：
①如图乙，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码．
②在风车正前方1m处放置电风扇，将电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间．
③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中．
（注：电风扇挡位越高，风速越大）
表一：
| 电风扇挡位 | 钩码的质量（g） | 提升钩码到A点的时间（s） |
| 1 | 50 | 15 |
| 2 | 50 | 13 |
| 3 | 50 | 10 |
（2）通过实验可以得到的结论是：风力发电机的输出功率与风速有关，风速越大，风力发电机输出功率越大．
为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：
表二：不同风速下风力发电机每秒获得的风能
| 风速v（m/s） | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 1s获得的能量E（104J） | 15 | 120 | 405 | 350 |
| 风速（m/s） | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 输出电功率（kW） | 4 | 360 | 1500 | 1100 |
（4）根据表三，风速为10m/s时，这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作36h．
（5）风速为10m/s时，这台发电机的发电效率是多大？