15. 如图所示，用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验。
（1）该实验是通过观察比较来间接判断物体重力势能大小的。
（2）实验中采用质量不同的木块，是为了探究物体重力势能大小与物体的关系，操作时应该让木块从（选填“相同”或“不同”）的高度自由下落。
（3）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，请简要说明具体做法：

15.（1）小桌陷入沙中的深度 （2）质量 相同 （3）让质量相同的木块从不同高度自由释放，观察小桌陷入沙中的深度，然后进行比较

【分析】
这是探究重力势能大小影响因素的实验题，需运用转换法和控制变量法解题：（1）重力势能无法直接观察，需通过转换法将其转化为易观察的现象；（2）探究重力势能与某一因素的关系时，要控制其他因素不变，改变该因素，结合实验装置分析操作要求。
【解析】
（1）实验采用转换法，将不易直接测量的重力势能大小，转换为小桌陷入细沙的深度，因此通过小桌陷入沙中的深度间接判断重力势能大小；
（2）根据控制变量法，探究重力势能与质量的关系时，需保持下落高度相同，改变物体质量，所以选用质量不同的木块，让它们从相同高度自由下落；
（3）探究重力势能与高度的关系时，需控制木块质量相同，改变下落高度，具体做法为：让质量相同的木块从不同高度自由释放，观察小桌陷入沙中的深度，再比较得出结论。
【答案】
（1）小桌陷入沙中的深度；（2）质量；相同；（3）让质量相同的木块从不同高度自由释放，观察小桌陷入沙中的深度，然后进行比较
【知识点】
重力势能、控制变量法、转换法
【点评】
本题是初中物理探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，是实验类题型的典型考查方式，注重对实验方法的理解与运用。
【难度系数】
0.7

16. 小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图甲)，以探究水和煤油的吸热能力。

（1）本实验需要用到天平这一测量工具，目的是。
（2）加热10 min，水吸收的热量（选填“大于”“小于”或“等于”）煤油吸收的热量。
（3）根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像(如图乙)，由图像可知，水的沸点是℃，煤油的比热容是J/(kg·℃)。[水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃)]。
（4）若在这两种液体中选择一种作为汽车发动机的冷却剂，冷却效果更好。
（5）若本次实验共消耗酒精20 g，则这些酒精完全燃烧放出的热量是J。(酒精的热值为$3×10^7$ J/kg)

16.（1）控制水和煤油的质量相同 （2）等于 （3）98 $2.1×10^3$ （4）水 （5）$6×10^5$

【分析】
本题是探究不同物质吸热能力的热学实验，需运用控制变量法、转换法及相关公式解题：
（1）探究吸热能力时，需控制不同物质的质量相同，天平用于测量质量，目的是保证水和煤油质量相等；
（2）相同酒精灯在相同时间内放出热量相同，因此加热相同时间，水和煤油吸收的热量相等；
（3）水沸腾时温度保持不变，由图像可直接读出沸点；结合Q=cmΔt，利用相同质量的水和煤油升高相同温度时吸收热量的关系，可计算煤油的比热容；
（4）冷却剂需选择比热容大的物质，比热容大的物质吸热能力强，更适合做冷却剂；
（5）酒精完全燃烧放热用公式Q放=mq计算，代入数值即可得出结果。
【解析】
（1）探究水和煤油的吸热能力时，根据控制变量法，需控制水和煤油的质量相同，因此天平的作用是控制水和煤油的质量相等；
（2）实验中用相同的酒精灯加热，相同时间内酒精灯放出的热量相同，所以加热10min时，水吸收的热量等于煤油吸收的热量；
（3）由图乙可知，水的温度升高到98℃后保持不变，故水的沸点是98℃；
由图像可知，升高相同温度（Δt=98℃-68℃=30℃），水的加热时间为20min，煤油的加热时间为10min，说明水吸收的热量是煤油的2倍，即Q水=2Q煤油。
根据Q=cmΔt，水和煤油质量m相同、Δt相同，因此c水mΔt=2c煤油mΔt，约去mΔt得：c煤油= c水/2=4.2×10³ J/(kg·℃)÷2=2.1×10³ J/(kg·℃)；
（4）作为汽车发动机冷却剂，需要物质比热容较大，相同质量的物质升高相同温度时吸收更多热量，水的比热容比煤油大，因此水的冷却效果更好；
（5）酒精质量m=20g=0.02kg，完全燃烧放出的热量Q放$=mq=0.02kg×3×10^7 J/kg=6×10^5 J$。
【答案】
（1）控制水和煤油的质量相同；（2）等于；（3）98；2.1×10³；（4）水；$（5）6×10^5$
【知识点】
比热容、热值、热量计算
【点评】
本题考查探究物质吸热能力的实验，涉及控制变量法、图像分析、热量计算等，是热学基础题型，需掌握实验原理及相关公式的应用。
【难度系数】
0.6