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9. 运送药品需要在$0\ °\mathrm{C}$以下存放，常用的保温瓶不能满足要求. 小明设计了如图所示的冷藏盒，利用
热传递
的方式改变药品的内能；保温瓶内的制冷剂应选用碎盐冰块
（选填“碎冰块”或“碎盐冰块”），而且它应放置于药品的上方
（选填“上方”或“下方”）.答案
9. 热传递 碎盐冰块 上方
解析
【分析】
我们可以分三步梳理这道题的思考逻辑：
1. 第一空先回忆改变内能的两类方式：做功和热传递，本题中没有摩擦、压缩等做功过程，药品的热量是直接转移到温度更低的制冷剂上，因此对应的改变内能方式为热传递。
2. 第二空结合题干要求“药品需要在0℃以下存放”分析：普通碎冰的熔点是0℃，熔化过程温度始终维持0℃，达不到0℃以下的低温要求；而加盐的碎冰熔点会低于0℃，熔化时可以维持0℃以下的低温环境，符合存放需求。
3. 第三空结合空气密度的特点推导：冷空气的密度比常温空气大，会自动向下流动，把制冷剂放在药品上方时，制冷剂周围的低温冷空气下沉，就能充分包裹下方的药品实现持续降温，若放在下方冷空气会沉在底部，无法充分给上方药品降温，因此制冷剂要放在药品上方。
【解析】
1. 改变物体内能的方式分为做功和热传递，该冷藏盒工作时，热量从温度更高的药品转移到温度更低的制冷剂，不存在做功过程，因此是通过热传递的方式改变药品的内能。
2. 标准大气压下碎冰块的熔点为0℃，熔化过程温度保持0℃，无法满足药品0℃以下的存放要求；碎盐冰块的熔点低于0℃，熔化时可以维持0℃以下的低温环境，符合使用要求，因此制冷剂选用碎盐冰块。
3. 低温空气的密度更大，会自发向下运动，将制冷剂放置在药品上方时，制冷剂吸热产生的冷空气向下流动，可充分流经药品区域，实现良好的制冷效果，因此制冷剂应放在药品的上方。
【答案】
热传递；碎盐冰块；上方
【知识点】
改变内能的方式；晶体熔点；密度与温度
【点评】
本题结合药品冷藏盒的真实应用场景，综合考察热学基础知识点的实际运用，既考察基础概念的记忆，也要求学生结合空气密度随温度变化的规律分析布局逻辑，易错点是制冷剂放置位置的判断，需要结合冷空气下沉的特点推导，避免凭直觉选择下方。
【难度系数】
0.7
我们可以分三步梳理这道题的思考逻辑：
1. 第一空先回忆改变内能的两类方式：做功和热传递，本题中没有摩擦、压缩等做功过程，药品的热量是直接转移到温度更低的制冷剂上，因此对应的改变内能方式为热传递。
2. 第二空结合题干要求“药品需要在0℃以下存放”分析：普通碎冰的熔点是0℃，熔化过程温度始终维持0℃，达不到0℃以下的低温要求；而加盐的碎冰熔点会低于0℃，熔化时可以维持0℃以下的低温环境，符合存放需求。
3. 第三空结合空气密度的特点推导：冷空气的密度比常温空气大，会自动向下流动，把制冷剂放在药品上方时，制冷剂周围的低温冷空气下沉，就能充分包裹下方的药品实现持续降温，若放在下方冷空气会沉在底部，无法充分给上方药品降温，因此制冷剂要放在药品上方。
【解析】
1. 改变物体内能的方式分为做功和热传递，该冷藏盒工作时，热量从温度更高的药品转移到温度更低的制冷剂，不存在做功过程，因此是通过热传递的方式改变药品的内能。
2. 标准大气压下碎冰块的熔点为0℃，熔化过程温度保持0℃，无法满足药品0℃以下的存放要求；碎盐冰块的熔点低于0℃，熔化时可以维持0℃以下的低温环境，符合使用要求，因此制冷剂选用碎盐冰块。
3. 低温空气的密度更大，会自发向下运动，将制冷剂放置在药品上方时，制冷剂吸热产生的冷空气向下流动，可充分流经药品区域，实现良好的制冷效果，因此制冷剂应放在药品的上方。
【答案】
热传递；碎盐冰块；上方
【知识点】
改变内能的方式；晶体熔点；密度与温度
【点评】
本题结合药品冷藏盒的真实应用场景，综合考察热学基础知识点的实际运用，既考察基础概念的记忆，也要求学生结合空气密度随温度变化的规律分析布局逻辑，易错点是制冷剂放置位置的判断，需要结合冷空气下沉的特点推导，避免凭直觉选择下方。
【难度系数】
0.7
10. 如图是冰熔化的温度—时间图像，结合图像回答下列问题.
(1) 同一块冰，从$-10\ °\mathrm{C}$吸热升温到$0\ °\mathrm{C}$的过程中，冰的内能
(2) 冰在熔化时
(1) 同一块冰，从$-10\ °\mathrm{C}$吸热升温到$0\ °\mathrm{C}$的过程中，冰的内能
增大
（选填“增大”或“减小”）.(2) 冰在熔化时
吸
（选填“吸”或“放”）热、温度不变
（选填“升高”“降低”或“不变”），冰水混合物的内能增大
（选填“增大”“减小”或“不变”），分子动能不变
（选填“增大”“减小”或“不变”），根据内能及分子动能的变化情况推测：分子势
能发生变化，即冰在熔化时，其体积发生了变化.答案
10. (1) 增大 (2) 吸 不变 增大 不变 势
解析
【分析】
我们可以按逻辑逐步推导解题：
1. 第一问：冰从$-10\ °\mathrm{C}$升温到$0\ °\mathrm{C}$的过程中一直在吸收热量，物体吸热时内能会增加，直接可判断内能的变化。
2. 第二问：首先明确冰是晶体，回忆晶体熔化的基础特点，熔化过程需要持续吸热，温度保持熔点不变。再结合内能的微观构成分析：温度是分子平均动能的标志，熔化时温度不变，因此分子动能不变；但熔化过程一直在吸热，总内能是增大的，而内能是分子动能和分子势能的总和，动能不变总内能却增大，就可以推导出是分子势能发生了变化，对应冰熔化时体积改变的特征。
【解析】
(1) 冰从$-10\ °\mathrm{C}$吸热升温到$0\ °\mathrm{C}$的过程中，持续吸收热量，因此冰的内能增大。
(2) 冰是晶体，晶体熔化的规律为：吸收热量，温度保持不变；熔化过程持续从外界吸热，因此冰水混合物的总内能增大；由于温度是分子平均动能的唯一宏观标志，熔化过程温度始终为$0\ °\mathrm{C}$不变，因此分子动能不变；内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，动能不变、总内能增大，说明分子势能发生了变化，和冰熔化时体积改变的现象对应。
【答案】
(1) 增大 (2) 吸；不变；增大；不变；势
【知识点】
晶体熔化特点，内能的组成，分子动能与温度的关系
【点评】
本题结合熔化图像综合考察晶体熔化规律和内能的微观概念，易错点是容易误认为晶体熔化温度不变则内能也不变，需要明确温度仅决定分子动能，熔化过程吸收的热量全部用来增大分子势能，最终让总内能提升。
【难度系数】
0.6
我们可以按逻辑逐步推导解题：
1. 第一问：冰从$-10\ °\mathrm{C}$升温到$0\ °\mathrm{C}$的过程中一直在吸收热量，物体吸热时内能会增加，直接可判断内能的变化。
2. 第二问：首先明确冰是晶体，回忆晶体熔化的基础特点，熔化过程需要持续吸热，温度保持熔点不变。再结合内能的微观构成分析：温度是分子平均动能的标志，熔化时温度不变，因此分子动能不变；但熔化过程一直在吸热，总内能是增大的，而内能是分子动能和分子势能的总和，动能不变总内能却增大，就可以推导出是分子势能发生了变化，对应冰熔化时体积改变的特征。
【解析】
(1) 冰从$-10\ °\mathrm{C}$吸热升温到$0\ °\mathrm{C}$的过程中，持续吸收热量，因此冰的内能增大。
(2) 冰是晶体，晶体熔化的规律为：吸收热量，温度保持不变；熔化过程持续从外界吸热，因此冰水混合物的总内能增大；由于温度是分子平均动能的唯一宏观标志，熔化过程温度始终为$0\ °\mathrm{C}$不变，因此分子动能不变；内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，动能不变、总内能增大，说明分子势能发生了变化，和冰熔化时体积改变的现象对应。
【答案】
(1) 增大 (2) 吸；不变；增大；不变；势
【知识点】
晶体熔化特点，内能的组成，分子动能与温度的关系
【点评】
本题结合熔化图像综合考察晶体熔化规律和内能的微观概念，易错点是容易误认为晶体熔化温度不变则内能也不变，需要明确温度仅决定分子动能，熔化过程吸收的热量全部用来增大分子势能，最终让总内能提升。
【难度系数】
0.6
11. 如图,两个相同的热
源分布在一横放着的圆筒内,圆筒的侧壁和一个底部均绝热,另一个底部开口并被导热膜封住,用另一个导热膜在圆筒内隔出两个空间,从而将两个热源互相隔开并形成A、B两个独立单元区域.假设周围环境的温度恒定,并且传导热量的功率与温差成正比,每个独立单元区域内空气的温度均匀,A、B两个独立单元区域的温度与周围环境的温度差分别为$\Delta t_{A}$、$\Delta t_{B}$,则$\Delta t_{A}:\Delta t_{B}$为
源分布在一横放着的圆筒内,圆筒的侧壁和一个底部均绝热,另一个底部开口并被导热膜封住,用另一个导热膜在圆筒内隔出两个空间,从而将两个热源互相隔开并形成A、B两个独立单元区域.假设周围环境的温度恒定,并且传导热量的功率与温差成正比,每个独立单元区域内空气的温度均匀,A、B两个独立单元区域的温度与周围环境的温度差分别为$\Delta t_{A}$、$\Delta t_{B}$,则$\Delta t_{A}:\Delta t_{B}$为
3∶2
.答案
11. 3∶2
解析:两个热源相同,则发热功率相同,设两热源的发热功率均为$P_{热}$,周围环境的温度恒定,并且传导热量的功率与温差成正比,则可设传导热量的功率$P_{传}=k\Delta t$.由图可知,A区域左侧为绝热层、B区域右侧为导热膜,则达到热平衡时,A区域内热源的发热功率等于A向B的传热功率,即$P_{热}=k(\Delta t_{A}-\Delta t_{B})$ ①,B区域内热源的发热功率与A向B的传热功率之和等于B向环境的传热功率,即$P_{热}+k(\Delta t_{A}-\Delta t_{B})=k\Delta t_{B}$ ②,联立①②可得$3\Delta t_{B}=2\Delta t_{A}$,则$\Delta t_{A}:\Delta t_{B}=3:2$.
解析:两个热源相同,则发热功率相同,设两热源的发热功率均为$P_{热}$,周围环境的温度恒定,并且传导热量的功率与温差成正比,则可设传导热量的功率$P_{传}=k\Delta t$.由图可知,A区域左侧为绝热层、B区域右侧为导热膜,则达到热平衡时,A区域内热源的发热功率等于A向B的传热功率,即$P_{热}=k(\Delta t_{A}-\Delta t_{B})$ ①,B区域内热源的发热功率与A向B的传热功率之和等于B向环境的传热功率,即$P_{热}+k(\Delta t_{A}-\Delta t_{B})=k\Delta t_{B}$ ②,联立①②可得$3\Delta t_{B}=2\Delta t_{A}$,则$\Delta t_{A}:\Delta t_{B}=3:2$.
解析
【分析】
解题时首先要明确热平衡的核心逻辑：系统达到稳定后，每个区域的总产热功率等于总向外传热的功率。第一步先梳理两个区域的边界属性：A区域左侧是绝热层，其余上下壁也绝热，仅通过中间的导热膜和B区域连通，没有直接向外界环境散热的通道；B区域右侧是通向外界的导热膜，其余壁面绝热，可向外界环境散热。第二步根据题意，传热功率和温差成正比，设比例系数为k，两个相同热源的发热功率均为P。第三步分别对A、B区域列热平衡方程，最后联立方程即可求出两个温差的比值。
【解析】
解：设每个热源的发热功率均为$P$，由题意传导热量的功率与温差成正比，设比例系数为$k$，即传热功率满足$P_{传}=k\Delta t$。
1. 对A区域：A的所有外边界均绝热，仅能通过中间的导热膜向B区域传热，热平衡时A的产热功率全部等于A向B的传热功率。A、B的温度差为$\Delta t_A - \Delta t_B$，因此列方程：
$P = k(\Delta t_A - \Delta t_B) \tag{1}$
2. 对B区域：B自身的产热功率为$P$，同时接收A区域传递过来的热量，热平衡时总输入B的热功率全部通过右侧导热膜向外界环境散出，B与外界的温差为$\Delta t_B$，因此列方程：
$P + k(\Delta t_A - \Delta t_B) = k\Delta t_B \tag{2}$
将式(1)代入式(2)，可得：
$P + P = k\Delta t_B \implies 2P = k\Delta t_B$
结合式(1) $P = k\Delta t_A - k\Delta t_B$，代入$P=\frac{k\Delta t_B}{2}$，整理得：
$\frac{k\Delta t_B}{2} = k\Delta t_A - k\Delta t_B$
约去k后得到：$3\Delta t_B = 2\Delta t_A$，即$\Delta t_A:\Delta t_B = 3:2$。
【答案】
$3:2$
【知识点】
热平衡，热传导规律
【点评】
本题的易错点是误判A区域的散热路径，误以为A可以直接向外界散热，实际上A的所有外边界均为绝热结构，自身产生的全部热量都要传递给B，最终由B将两个热源的总热量散到外界，理清两个区域的热量流向是正确列方程的核心。
【难度系数】
0.4
解题时首先要明确热平衡的核心逻辑：系统达到稳定后，每个区域的总产热功率等于总向外传热的功率。第一步先梳理两个区域的边界属性：A区域左侧是绝热层，其余上下壁也绝热，仅通过中间的导热膜和B区域连通，没有直接向外界环境散热的通道；B区域右侧是通向外界的导热膜，其余壁面绝热，可向外界环境散热。第二步根据题意，传热功率和温差成正比，设比例系数为k，两个相同热源的发热功率均为P。第三步分别对A、B区域列热平衡方程，最后联立方程即可求出两个温差的比值。
【解析】
解：设每个热源的发热功率均为$P$，由题意传导热量的功率与温差成正比，设比例系数为$k$，即传热功率满足$P_{传}=k\Delta t$。
1. 对A区域：A的所有外边界均绝热，仅能通过中间的导热膜向B区域传热，热平衡时A的产热功率全部等于A向B的传热功率。A、B的温度差为$\Delta t_A - \Delta t_B$，因此列方程：
$P = k(\Delta t_A - \Delta t_B) \tag{1}$
2. 对B区域：B自身的产热功率为$P$，同时接收A区域传递过来的热量，热平衡时总输入B的热功率全部通过右侧导热膜向外界环境散出，B与外界的温差为$\Delta t_B$，因此列方程：
$P + k(\Delta t_A - \Delta t_B) = k\Delta t_B \tag{2}$
将式(1)代入式(2)，可得：
$P + P = k\Delta t_B \implies 2P = k\Delta t_B$
结合式(1) $P = k\Delta t_A - k\Delta t_B$，代入$P=\frac{k\Delta t_B}{2}$，整理得：
$\frac{k\Delta t_B}{2} = k\Delta t_A - k\Delta t_B$
约去k后得到：$3\Delta t_B = 2\Delta t_A$，即$\Delta t_A:\Delta t_B = 3:2$。
【答案】
$3:2$
【知识点】
热平衡，热传导规律
【点评】
本题的易错点是误判A区域的散热路径，误以为A可以直接向外界散热，实际上A的所有外边界均为绝热结构，自身产生的全部热量都要传递给B，最终由B将两个热源的总热量散到外界，理清两个区域的热量流向是正确列方程的核心。
【难度系数】
0.4
12. 新趋势 开放性探究 小明想了解热水在图1的哪个杯子中降温更快,他往两杯子中倒入等质量热水同时开始计时,测得水温随时间变化的图像如图2.
(1)由图2可推测
(2)
(3)什么因素造成了两杯热水降温快慢的不同?小明猜想可能是两个杯子开口散热面积的不同和杯身散热的不同.请设计实验探究热水降温快慢与玻璃杯开口大小是否有关,写出实验步骤(已提供足量热水,从图3中自选器材).
实验步骤:
(1)由图2可推测
乙
(选填“甲”或“乙”)杯中的热水先降温至$40\ °\mathrm{C}$.(2)
乙
(选填“甲”或“乙”)杯中的水在$0∼10\ \mathrm{min}$放热较多,依据是由题意可知,甲、乙杯中都为水且质量相等,在0～10 min内水降低的温度$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$,说明乙杯中水的内能减少得较多,即乙杯中水放热较多
.(3)什么因素造成了两杯热水降温快慢的不同?小明猜想可能是两个杯子开口散热面积的不同和杯身散热的不同.请设计实验探究热水降温快慢与玻璃杯开口大小是否有关,写出实验步骤(已提供足量热水,从图3中自选器材).
实验步骤:
① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;② 将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;③ 用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;④ 每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度:⑤ 分析数据,得出结论.
答案
12. (1) 乙 (2) 乙 由题意可知,甲、乙杯中都为水且质量相等,在0～10 min内水降低的温度$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$,说明乙杯中水的内能减少得较多,即乙杯中水放热较多 (3) 见解析
解析:(3) 因热水降温快慢可能与两个杯子开口散热面积的大小和杯身散热的情况有关,则在设计实验时,要运用控制变量法,故实验步骤如下:① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;② 将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;③ 用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;④ 每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度:
| | $t_{1}/℃$ | $t_{2}/℃$ | $t_{3}/℃$ | $t_{4}/℃$ | $t_{5}/℃$ |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 玻璃杯A | | | | | |
| 玻璃杯B | | | | | |
⑤ 分析数据,得出结论.
解析:(3) 因热水降温快慢可能与两个杯子开口散热面积的大小和杯身散热的情况有关,则在设计实验时,要运用控制变量法,故实验步骤如下:① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;② 将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;③ 用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;④ 每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度:
| | $t_{1}/℃$ | $t_{2}/℃$ | $t_{3}/℃$ | $t_{4}/℃$ | $t_{5}/℃$ |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 玻璃杯A | | | | | |
| 玻璃杯B | | | | | |
⑤ 分析数据,得出结论.
解析
【分析】
我们可以分三步梳理解题思路：
1. 第一问：要判断哪杯水先降到40℃，直接观察水温随时间变化的图像，相同时间内降温幅度更大的杯子，整体降温速度更快，就会更早到达40℃，对比两条曲线的斜率就能得到结论。
2. 第二问：判断相同时间内哪杯水放热更多，回忆物体放热公式$Q_{放}=cm\Delta t$，题目明确两杯水质量相等、都是水所以比热容c相同，那么只需要对比0~10min内两杯水降低的温度$\Delta t$，$\Delta t$越大，放出的热量就越多。
3. 第三问：探究降温快慢和玻璃杯开口大小的关系，必须使用控制变量法，首先要排除题目提到的杯身散热这个无关变量的干扰，保证杯身完全不参与散热，再控制水的质量、初始温度等其他条件完全一致，只改变开口大小，定时记录水温变化就能完成探究。
【解析】
(1) 从图2的温度变化曲线可知，相同时间内乙杯的水温下降幅度远大于甲杯，乙杯整体降温速度更快，因此乙杯的热水会先降温至$40\ °\mathrm{C}$。
(2) 根据放热公式$Q_{放}=cm\Delta t$，两杯水质量m相等、水的比热容c相同，0~10min内乙杯水温的降低量$\Delta t_乙$大于甲杯的$\Delta t_甲$，因此乙杯水放出的热量更多，对应乙杯水的内能减少量更大。
(3) 按照控制变量的思路，先对杯身做隔热处理消除杯身散热的影响，再控制水的质量、环境等其他条件一致，仅改变开口大小，定时记录温度对比降温速率即可。
【答案】
(1) 乙
(2) 乙 由题意可知,甲、乙杯中都为水且质量相等,在0～10 min内水降低的温度$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$,说明乙杯中水的内能减少得较多,即乙杯中水放热较多
(3) ① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;② 将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;③ 用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;④ 每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度;⑤ 分析数据,得出结论
【知识点】
比热容放热计算，控制变量法，温度图像分析
【点评】
本题属于热学开放性探究题，前两问结合温度变化图像考察基础热学规律的应用，难度较低；第三问自主设计实验的部分重点考察控制变量法的严谨使用，要求学生主动排除杯身散热这类无关变量的干扰，对实验逻辑的完整性有一定要求，能有效锻炼学生的探究设计能力。
【难度系数】
0.6
我们可以分三步梳理解题思路：
1. 第一问：要判断哪杯水先降到40℃，直接观察水温随时间变化的图像，相同时间内降温幅度更大的杯子，整体降温速度更快，就会更早到达40℃，对比两条曲线的斜率就能得到结论。
2. 第二问：判断相同时间内哪杯水放热更多，回忆物体放热公式$Q_{放}=cm\Delta t$，题目明确两杯水质量相等、都是水所以比热容c相同，那么只需要对比0~10min内两杯水降低的温度$\Delta t$，$\Delta t$越大，放出的热量就越多。
3. 第三问：探究降温快慢和玻璃杯开口大小的关系，必须使用控制变量法，首先要排除题目提到的杯身散热这个无关变量的干扰，保证杯身完全不参与散热，再控制水的质量、初始温度等其他条件完全一致，只改变开口大小，定时记录水温变化就能完成探究。
【解析】
(1) 从图2的温度变化曲线可知，相同时间内乙杯的水温下降幅度远大于甲杯，乙杯整体降温速度更快，因此乙杯的热水会先降温至$40\ °\mathrm{C}$。
(2) 根据放热公式$Q_{放}=cm\Delta t$，两杯水质量m相等、水的比热容c相同，0~10min内乙杯水温的降低量$\Delta t_乙$大于甲杯的$\Delta t_甲$，因此乙杯水放出的热量更多，对应乙杯水的内能减少量更大。
(3) 按照控制变量的思路，先对杯身做隔热处理消除杯身散热的影响，再控制水的质量、环境等其他条件一致，仅改变开口大小，定时记录温度对比降温速率即可。
【答案】
(1) 乙
(2) 乙 由题意可知,甲、乙杯中都为水且质量相等,在0～10 min内水降低的温度$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$,说明乙杯中水的内能减少得较多,即乙杯中水放热较多
(3) ① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;② 将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;③ 用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;④ 每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度;⑤ 分析数据,得出结论
【知识点】
比热容放热计算，控制变量法，温度图像分析
【点评】
本题属于热学开放性探究题，前两问结合温度变化图像考察基础热学规律的应用，难度较低；第三问自主设计实验的部分重点考察控制变量法的严谨使用，要求学生主动排除杯身散热这类无关变量的干扰，对实验逻辑的完整性有一定要求，能有效锻炼学生的探究设计能力。
【难度系数】
0.6
