1. 如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，A、B、C三个小球的大小相同，质量关系为$m_{A}=$$m_{B}＞m_{C}$。现让三个小球同时由静止释放，小球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。
$A\bullet\quad C\bullet\quad B\bullet$

（1）由图可知，小球（选填“A”“B”或“C”）的重力势能最大。
（2）比较小球，可判断重力势能的大小和下落高度的关系，得出的结论是：物体质量一定时，，重力势能越大。
（3）小球在空中下落时减少的重力势能主要转化为。
（4）某组同学在探究时为了显示重力势能的大小，甲同学用橡皮泥代替沙子，乙同学用海绵代替沙子，你认为更合适的方案是（选填“甲”或“乙”）。

(1)A
(2)A、B 高度越高
(3)动能
(4)甲

【分析】
本实验采用转换法，将重力势能的大小转换为小球陷入沙地的凹陷深度，凹陷越深说明小球初始重力势能越大。解题时首先通过凹陷深度判断第一问重力势能最大的小球；第二问探究重力势能和下落高度的关系，需要控制小球质量相同、下落高度不同，结合已知质量关系选出符合控制变量要求的小球，再推导对应结论；第三问结合下落过程中小球的速度、高度变化判断能量转化方向；第四问对比橡皮泥和海绵的形变特点，选择能稳定保留凹陷深度的实验材料即可。
【解析】
（1）由图可知，小球A陷入沙地的深度最大，对外做功最多，说明A的初始重力势能最大。
（2）探究重力势能大小和下落高度的关系时，需要控制小球质量相等，改变下落高度，已知$m_A=m_B$，因此选择小球A、B进行对比；A的凹陷深度更大，说明A的初始下落高度更高，因此可得结论：物体质量一定时，高度越高，重力势能越大。
（3）小球在空中下落时，高度降低、重力势能减小，速度增大、动能增大，因此减少的重力势能主要转化为动能。
（4）橡皮泥发生塑性形变，小球留下的凹陷不会自动回弹，可以稳定准确地反映重力势能的大小；海绵发生弹性形变，小球离开后海绵会部分回弹，无法准确记录凹陷深度，因此甲同学用橡皮泥代替沙子的方案更合适。
【答案】
(1)A
(2)A、B 高度越高
(3)动能
(4)甲
【知识点】
重力势能影响因素，转换法，能量转化
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的常规实验题，重点考查控制变量法和转换法在物理实验中的应用，同时结合形变特性分析实验替代材料的合理性，整体贴合基础实验考点，只要掌握实验核心设计思路即可顺利作答。
【难度系数】
0.8

2.（2026·江苏苏州期中）如图为“探究动能大小与哪些因素有关”的实验情景，其中 $h_1＜h_2$，小球质量 $m_1＜m_2,s_1＜s_2＜s_3$。

（1）实验中探究的是的动能。
（2）实验中，通过观察木块移动距离的长短，来得到结论的研究方法是；若水平面绝对光滑，本实验将（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（3）为探究动能大小与质量的关系，应选择两图。
（4）比较甲、乙两次实验可以得出的初步结论是。
（5）有同学另外设计了如图丁所示装置：用小球将同一弹簧压缩后释放，将木块撞出一段距离，比较小球动能的大小，该装置不能用于探究动能大小与物体的（选填“质量”或“速度”）的关系。

(1)小球
(2)转换法 不能
(3)甲、丙
(4)质量相同时,速度越大,动能越大
(5)质量
解析:(5)用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后由静止释放,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹簧的弹性势能不相同,小球与弹簧分开后获得的初速度不同,而小球的质量相同,故可以探究小球的动能大小与速度的关系;若用质量不同的小球压缩同一弹簧后由静止释放,撞击同一木块,无法保证小球离开弹簧后的速度相同,不能控制变量唯一,因此该装置不能用于探究动能大小与质量的关系.

【分析】
我们可以结合探究动能影响因素的实验原理，逐个梳理解题思路：
1. 第一问：实验中是让从斜面滑下的小球撞击木块，通过木块的运动情况来反映小球的动能，因此探究的对象是小球。
2. 第二问：动能大小无法直接观测，我们把它的大小转换为木块被推动的距离长短来判断，这种研究方法是转换法；如果水平面绝对光滑，木块被撞击后不受摩擦力，会一直做匀速直线运动，无法通过木块最终的移动距离比较动能大小，因此不能达到实验目的。
3. 第三问：探究动能与质量的关系时，根据控制变量法，需要控制小球到达水平面的速度相同，改变小球质量，也就是让不同质量的小球从斜面同一高度静止释放，甲、丙两图符合这个条件。
4. 第四问：甲、乙两次实验中小球质量相同，乙图小球释放高度更高，到达水平面的速度更大，木块移动距离更远，由此推导对应的实验结论。
5. 第五问：丁装置中，压缩程度相同的弹簧弹性势能相同，释放后转化给小球的动能相同，若换用不同质量的小球，小球获得的初速度会不同，无法控制速度变量一致，因此无法探究动能和质量的关系。
【解析】
(1) 本实验的研究对象是沿斜面下滑的小球，通过小球撞击木块的现象来探究小球的动能大小，因此探究的是小球的动能。
(2) 实验中将不易直接测量的动能大小，转换为容易观测的木块移动距离长短来比较，该研究方法是转换法；若水平面绝对光滑，木块不受阻力，被撞击后将一直保持匀速直线运动，无法通过木块移动的距离比较小球动能的大小，因此本实验不能达到探究目的。
(3) 探究动能大小与质量的关系时，需控制小球到达水平面的速度相同，改变小球质量，甲、丙两图中小球从同一高度h1静止释放，到达水平面的速度相同，小球质量不同，符合实验要求，因此选择甲、丙两图。
(4) 甲、乙两次实验中，小球质量均为m1，质量相同，乙图中小球释放高度更高，到达水平面时速度更大，木块移动距离更远，因此可得结论：质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
(5) 丁装置中，将同一弹簧压缩相同程度释放，弹簧的弹性势能相同，小球获得的动能相同，若选用不同质量的小球，小球离开弹簧时的速度不相等，无法控制速度这一变量相同，因此不能用于探究动能大小与物体质量的关系。
【答案】
(1)小球
(2)转换法 不能
(3)甲、丙
(4)质量相同时,速度越大,动能越大
(5)质量
【知识点】
动能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题是探究动能大小影响因素的经典实验题，重点考查了转换法和控制变量法的核心实验思想，同时设置了创新的弹簧释放小球的实验场景，考察学生对变量控制逻辑的理解，第五小问是易错点，需要明确弹性势能转化为小球动能时，不同质量小球的初速度无法保持一致。
【难度系数】
0.7

3. 如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是 10 g,三个烧杯内的液体质量也都相等.

(1) 比较不同物质的吸热能力,应选择两图进行实验.实验中同时加热1 min,液体a 升高的温度较多,液体b 升高的温度较少,在这1 min 内液体a 吸收的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)液体b 吸收的热量;说明液体a 的吸热能力较(选填“强”或“弱”),不同物质吸收热量的多少是通过(选填“加热时间”或“温度计示数”)来反映的.
(2) 比较不同燃料的热值,应选择两图进行实验,实验时要观察来比较两种燃料的热值大小.
(3) 小华在实验前用天平分别测出了烧杯中液体的质量以及燃料的质量,并由记录的数据,利用公式$Q_{\mathrm{吸}}=cm(t_2-t_1)$计算出了液体吸收的热量,小华想通过这些数据计算出燃料1 和燃料 2 的热值,你认为他的计算结果是(选填“可靠”或“不可靠”)的,理由是.

(1)甲、丙 等于 弱 加热时间
(2)甲、乙 燃料燃尽时温度计升高的示数
(3)不可靠 燃料不能完全燃烧,燃烧放出的热量不能被液体完全吸收

【分析】
这道题是热学的两个经典探究实验，核心用到控制变量法和转换法，解题思路如下：
1. 先明确两个实验的变量控制要求：
① 比较不同物质的吸热能力：需要保证热源完全相同（即使用同一种燃料，相同质量，相同的加热装置），仅改变被加热液体的种类，这样才能保证相同时间内两种液体吸收的热量一致，据此选出对应的实验装置。因为装置完全相同，加热相同时间，热源放出的热量相等，所以两种液体吸收的热量相等；在吸收热量、液体质量都相同时，升温越高说明比热容越小，吸热能力越弱；这里用加热时间的长短间接反映液体吸收热量的多少，是转换法的应用。
② 比较不同燃料的热值：需要保证被加热的液体种类、质量完全相同，仅改变燃料的种类，这样液体升温的多少就能间接反映燃料放出热量的多少，据此选出对应装置，通过温度计升高的示数来比较热值大小。
2. 最后分析热值计算的误差：实际实验中燃料不可能完全燃烧，且燃料燃烧放出的热量会有部分散失到空气中、被实验装置吸收，无法全部被液体吸收，因此通过液体吸收的热量计算得到的燃料热值会远小于真实值，结果不可靠。
【解析】
(1) 要比较不同物质的吸热能力，需控制燃料相同（即相同热源）、液体种类不同，因此选择甲、丙两图；由于两图中加热装置完全相同，同时加热1min，热源放出的热量相同，因此液体a吸收的热量等于液体b吸收的热量；质量相等的a、b吸收相同热量，a升温更多，说明a的比热容更小，吸热能力更弱；本实验中通过加热时间来反映不同物质吸收热量的多少，是转换法的应用。
(2) 要比较不同燃料的热值，需控制被加热的液体种类、质量相同，燃料种类不同，因此选择甲、乙两图；燃料完全燃烧放出的热量被同一种等质量的液体吸收，液体升温越高说明燃料放出热量越多，因此实验时通过观察燃料燃尽时温度计升高的示数来比较两种燃料的热值大小。
(3) 实际实验过程中，燃料无法完全燃烧，且燃料燃烧释放的热量会有部分散失（被烧杯、空气等吸收），不能全部被液体吸收，因此通过液体吸收的热量计算得到的燃料热值是不可靠的。
【答案】
(1) 甲、丙 等于 弱 加热时间
(2) 甲、乙 燃料燃尽时温度计升高的示数
(3) 不可靠 燃料不能完全燃烧，燃烧放出的热量不能被液体完全吸收
【知识点】
控制变量法；转换法；热值探究实验
【点评】
本题是热学探究的经典综合题，重点考察了比热容、热值两个探究实验的变量控制逻辑，区分开两个实验的不同控制条件是解题的关键，同时也考察了对实验误差的实际分析能力，属于基础实验常考题。
【难度系数】
0.7