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14.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
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、控制变量的思路以及牛顿第一定律的知识逐一分析：
1. 探究动能与多个因素的关系时，需控制其他变量不变，只改变要研究的变量，对应控制变量法；
2. 动能的大小无法直接观察，通过木块被推动的距离间接体现，即转换法；
3. 同一钢球质量相同，从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，无法通过移动距离判断动能大小，无法达到实验目的。
【解析】
(1) 探究动能与质量、速度的关系时，需控制其中一个变量不变，改变另一个变量，这种方法是控制变量法，故答案为控制变量法；
(2) 实验中利用转换法，将钢球动能的大小转换为木块被推动的距离，木块移动距离越远，说明钢球动能越大，故通过观察木块移动的距离判断钢球动能大小；
(3) 同一钢球质量相同，从斜面不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，因此目的是探究动能与速度的关系；
(4) 若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，根据牛顿第一定律，木块将做匀速直线运动，无法比较移动距离，因此不能达到探究目的。
【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】
探究动能影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题为力学基础实验题，考查动能影响因素实验的核心方法和原理，需掌握控制变量法、转换法在实验中的应用，以及牛顿第一定律的相关内容，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、控制变量的思路以及牛顿第一定律的知识逐一分析：
1. 探究动能与多个因素的关系时，需控制其他变量不变，只改变要研究的变量，对应控制变量法；
2. 动能的大小无法直接观察，通过木块被推动的距离间接体现，即转换法；
3. 同一钢球质量相同，从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，无法通过移动距离判断动能大小，无法达到实验目的。
【解析】
(1) 探究动能与质量、速度的关系时，需控制其中一个变量不变，改变另一个变量，这种方法是控制变量法，故答案为控制变量法；
(2) 实验中利用转换法，将钢球动能的大小转换为木块被推动的距离，木块移动距离越远，说明钢球动能越大，故通过观察木块移动的距离判断钢球动能大小；
(3) 同一钢球质量相同，从斜面不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，因此目的是探究动能与速度的关系；
(4) 若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，根据牛顿第一定律，木块将做匀速直线运动，无法比较移动距离，因此不能达到探究目的。
【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】
探究动能影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题为力学基础实验题，考查动能影响因素实验的核心方法和原理，需掌握控制变量法、转换法在实验中的应用，以及牛顿第一定律的相关内容，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 m²，容器和水总重为4 N。用细线提着一个重为3 N的实心金属块，使其浸没在水中（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)金属块受到的浮力：
$F=\rho gV=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N}$。
(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:$\Delta p=\frac{\Delta F}{S}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m}^2}=40\ \mathrm{Pa}$。
$F=\rho gV=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N}$。
(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:$\Delta p=\frac{\Delta F}{S}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m}^2}=40\ \mathrm{Pa}$。
解析
【分析】
要解决这道题，分三步逐步分析：
1. 求金属块浸没时的浮力，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；
2. 对浸没在水中的金属块受力分析，金属块静止时受力平衡，向上的力是细线拉力和浮力，向下的力是重力，因此拉力等于重力减去浮力；
3. 分析容器对桌面的压强变化，将容器、水和金属块视为整体，剪断细线前细线对金属块有向上的拉力，导致容器对桌面的压力小于总重力；剪断细线后拉力消失，压力变化量等于细线的拉力，再根据压强公式计算压强变化量。
【解析】
(1) 金属块浸没在水中，排开水的体积等于金属块体积，根据阿基米德原理：
$F_{浮} = \rho_{水}gV_{排} = \rho_{水}gV = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3 = 1\ \mathrm{N}$；
(2) 金属块静止时受力平衡，受到向上的细线拉力$F_{拉}$、向上的浮力$F_{浮}$，向下的重力$G$，则：
$G = F_{拉} + F_{浮}$，
所以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，整体受到向下的总重力、向上的桌面支持力、向上的细线拉力，桌面支持力$F_{支1} = (G_{容水} + G) - F_{拉}$；剪断细线后，细线拉力消失，桌面支持力$F_{支2} = G_{容水} + G$，支持力变化量$\Delta F_{支} = F_{支2} - F_{支1} = F_{拉} = 2\ \mathrm{N}$。
容器对桌面的压力等于桌面的支持力，因此压力变化量$\Delta F = \Delta F_{支} = 2\ \mathrm{N}$，
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 N；(2) 2 N；(3) 40 Pa
【知识点】
浮力计算、受力平衡、压强计算
【点评】
本题综合考查了阿基米德原理、受力平衡条件以及压强的计算，解题时需正确进行受力分析，利用整体法分析压力变化，是一道基础综合题。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，分三步逐步分析：
1. 求金属块浸没时的浮力，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；
2. 对浸没在水中的金属块受力分析，金属块静止时受力平衡，向上的力是细线拉力和浮力，向下的力是重力，因此拉力等于重力减去浮力；
3. 分析容器对桌面的压强变化，将容器、水和金属块视为整体，剪断细线前细线对金属块有向上的拉力，导致容器对桌面的压力小于总重力；剪断细线后拉力消失，压力变化量等于细线的拉力，再根据压强公式计算压强变化量。
【解析】
(1) 金属块浸没在水中，排开水的体积等于金属块体积，根据阿基米德原理：
$F_{浮} = \rho_{水}gV_{排} = \rho_{水}gV = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3 = 1\ \mathrm{N}$；
(2) 金属块静止时受力平衡，受到向上的细线拉力$F_{拉}$、向上的浮力$F_{浮}$，向下的重力$G$，则：
$G = F_{拉} + F_{浮}$，
所以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，整体受到向下的总重力、向上的桌面支持力、向上的细线拉力，桌面支持力$F_{支1} = (G_{容水} + G) - F_{拉}$；剪断细线后，细线拉力消失，桌面支持力$F_{支2} = G_{容水} + G$，支持力变化量$\Delta F_{支} = F_{支2} - F_{支1} = F_{拉} = 2\ \mathrm{N}$。
容器对桌面的压力等于桌面的支持力，因此压力变化量$\Delta F = \Delta F_{支} = 2\ \mathrm{N}$，
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 N；(2) 2 N；(3) 40 Pa
【知识点】
浮力计算、受力平衡、压强计算
【点评】
本题综合考查了阿基米德原理、受力平衡条件以及压强的计算，解题时需正确进行受力分析，利用整体法分析压力变化，是一道基础综合题。
【难度系数】
0.6
