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14.(沪科技粤教版选做)如图所示是“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个位置由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直到停止。
(1)该实验应用的实验方法为
(2)实验中通过观察
(3)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与
(4)若水平面表面绝对光滑，本实验将
(1)该实验应用的实验方法为
控制变量法
和转换法。(2)实验中通过观察
木块移动的距离
来判断钢球的动能大小。(3)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与
速度
的关系。(4)若水平面表面绝对光滑，本实验将
不能
(填“能”或“不能”)达到实验探究目的。答案
14.(1)控制变量法 (2)木块移动的距离
(3)速度 (4)不能
(3)速度 (4)不能
解析
【分析】
本题是探究物体动能大小影响因素的实验题，需结合实验方法、转换法的应用、控制变量法的操作以及实验条件的影响逐一分析。
(1) 实验中探究动能与多个因素的关系时，每次仅改变一个变量，控制其他变量不变，这种方法为控制变量法，结合转换法完成实验设计；
(2) 动能的大小无法直接观察，实验中通过钢球推动木块移动的距离间接反映动能大小，属于转换法的应用；
(3) 同一钢球质量相同，从斜面不同高度滚下时，到达水平面的速度不同，以此探究动能与速度的关系；
(4) 若水平面绝对光滑，木块不受阻力会一直匀速运动，无法通过移动距离比较动能大小，无法达到实验目的。
【解析】
(1) 探究动能与质量、速度的关系时，分别控制其中一个变量不变，改变另一个变量，该实验应用的方法是控制变量法，故填控制变量法；
(2) 实验利用转换法，将钢球动能的大小转换为木块被推动移动的距离，因此通过观察木块移动的距离判断钢球动能大小；
(3) 同一钢球质量一定，从斜面不同高度由静止滚下，到达水平面的速度不同，目的是探究动能与速度的关系；
(4) 若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受摩擦力，根据牛顿第一定律，木块将保持匀速直线运动，无法停止，无法比较移动距离，因此不能达到实验探究目的。
【答案】
(1)控制变量法；(2)木块移动的距离；(3)速度；(4)不能
【知识点】
动能的影响因素；控制变量法；转换法
【点评】
本题考查探究动能影响因素的基础实验，重点考查实验方法的应用和实验原理的理解，是初中物理的常考题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题是探究物体动能大小影响因素的实验题，需结合实验方法、转换法的应用、控制变量法的操作以及实验条件的影响逐一分析。
(1) 实验中探究动能与多个因素的关系时，每次仅改变一个变量，控制其他变量不变，这种方法为控制变量法，结合转换法完成实验设计；
(2) 动能的大小无法直接观察，实验中通过钢球推动木块移动的距离间接反映动能大小，属于转换法的应用；
(3) 同一钢球质量相同，从斜面不同高度滚下时，到达水平面的速度不同，以此探究动能与速度的关系；
(4) 若水平面绝对光滑，木块不受阻力会一直匀速运动，无法通过移动距离比较动能大小，无法达到实验目的。
【解析】
(1) 探究动能与质量、速度的关系时，分别控制其中一个变量不变，改变另一个变量，该实验应用的方法是控制变量法，故填控制变量法；
(2) 实验利用转换法，将钢球动能的大小转换为木块被推动移动的距离，因此通过观察木块移动的距离判断钢球动能大小；
(3) 同一钢球质量一定，从斜面不同高度由静止滚下，到达水平面的速度不同，目的是探究动能与速度的关系；
(4) 若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受摩擦力，根据牛顿第一定律，木块将保持匀速直线运动，无法停止，无法比较移动距离，因此不能达到实验探究目的。
【答案】
(1)控制变量法；(2)木块移动的距离；(3)速度；(4)不能
【知识点】
动能的影响因素；控制变量法；转换法
【点评】
本题考查探究动能影响因素的基础实验，重点考查实验方法的应用和实验原理的理解，是初中物理的常考题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
15. 如图所示，盛有水的平底薄壁容器在水平桌面上静置，容器底面积为$0.05\ \mathrm{m}^2$，容器和水总重为4 N。用细线将一个重为3 N的实心金属块浸没在水中（水未溢出），已知金属块的体积为$1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$，水的密度为$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，g取10 N/kg。求：
(1)金属块浸没时受到的浮力。
(2)金属块浸没时细线对金属块的拉力。
(3)若剪断细线，当金属块沉底时，容器对桌面的压强变化量。
(1)金属块浸没时受到的浮力。
(2)金属块浸没时细线对金属块的拉力。
(3)若剪断细线，当金属块沉底时，容器对桌面的压强变化量。
答案
15.解:(1)金属块浸没时受到的浮力:$F= \rho_{水} gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=1\ \mathrm{N}$。
(2)金属块静止时受力平衡,金属块受到细线拉力向上,浮力向上,重力向下,所以细线拉力:$F_{拉}=G-F=3\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
(3)将金属块、水和容器看成一个整体,此时整体受到重力向下,桌面支持力向上,还有细线拉力向上,当剪断细线,此时桌面支持力会等于重力,支持力变化量就是细线拉力的大小,为2 N,所以压强变化量:$\Delta p=\frac{\Delta F}{S}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m^2}}=40\ \mathrm{Pa}$。
(2)金属块静止时受力平衡,金属块受到细线拉力向上,浮力向上,重力向下,所以细线拉力:$F_{拉}=G-F=3\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
(3)将金属块、水和容器看成一个整体,此时整体受到重力向下,桌面支持力向上,还有细线拉力向上,当剪断细线,此时桌面支持力会等于重力,支持力变化量就是细线拉力的大小,为2 N,所以压强变化量:$\Delta p=\frac{\Delta F}{S}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m^2}}=40\ \mathrm{Pa}$。
解析
【分析】
第(1)问，求金属块浸没时的浮力，需利用阿基米德原理，浸没时排开水的体积等于金属块体积，代入公式计算即可；第(2)问，金属块静止时受力平衡，竖直方向受重力、浮力和细线拉力，根据平衡条件可求拉力；第(3)问，通过整体法分析容器对桌面的压力变化，剪断细线后压力变化量等于细线拉力，再结合压强公式计算压强变化量。
【解析】
(1) 金属块浸没时，排开水的体积$V_{排}=V_{金}=1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}$，根据阿基米德原理：
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=1\ \mathrm{N}$。
(2) 金属块静止时受力平衡，竖直方向满足$G=F_{拉}+F_{浮}$，因此细线对金属块的拉力：
$F_{拉}=G-F_{浮}=3\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
(3) 将容器、水和金属块视为整体，剪断细线前，整体受总重力、桌面支持力、细线向上的拉力；剪断细线后，细线拉力消失，容器对桌面的压力增加量等于细线拉力，即$\Delta F=F_{拉}=2\ \mathrm{N}$。
已知容器底面积$S=0.05\ \mathrm{m^2}$，则压强变化量：
$\Delta p=\frac{\Delta F}{S}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m^2}}=40\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) $1\ \mathrm{N}$；(2) $2\ \mathrm{N}$；(3) $40\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
浮力计算、受力平衡、压强计算
【点评】
本题是初中物理浮力与压强结合的典型题，考查阿基米德原理、受力分析及压强公式的应用，需掌握整体法分析压力变化，难度适中。
【难度系数】
0.6
第(1)问，求金属块浸没时的浮力，需利用阿基米德原理，浸没时排开水的体积等于金属块体积，代入公式计算即可；第(2)问，金属块静止时受力平衡，竖直方向受重力、浮力和细线拉力，根据平衡条件可求拉力；第(3)问，通过整体法分析容器对桌面的压力变化，剪断细线后压力变化量等于细线拉力，再结合压强公式计算压强变化量。
【解析】
(1) 金属块浸没时，排开水的体积$V_{排}=V_{金}=1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}$，根据阿基米德原理：
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=1\ \mathrm{N}$。
(2) 金属块静止时受力平衡，竖直方向满足$G=F_{拉}+F_{浮}$，因此细线对金属块的拉力：
$F_{拉}=G-F_{浮}=3\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
(3) 将容器、水和金属块视为整体，剪断细线前，整体受总重力、桌面支持力、细线向上的拉力；剪断细线后，细线拉力消失，容器对桌面的压力增加量等于细线拉力，即$\Delta F=F_{拉}=2\ \mathrm{N}$。
已知容器底面积$S=0.05\ \mathrm{m^2}$，则压强变化量：
$\Delta p=\frac{\Delta F}{S}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m^2}}=40\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) $1\ \mathrm{N}$；(2) $2\ \mathrm{N}$；(3) $40\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
浮力计算、受力平衡、压强计算
【点评】
本题是初中物理浮力与压强结合的典型题，考查阿基米德原理、受力分析及压强公式的应用，需掌握整体法分析压力变化，难度适中。
【难度系数】
0.6
