7. 新素养 科学思维 如图所示为某学习小组探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(图甲、乙、丙中小球的质量分别为$m$、$2m$、$3m$)。

(1) 让小球从同一斜面上的同一高度由静止开始滚下,目的是使小球到达水平面时具有相同的。
(2) 实验中通过比较木块$B$被小球撞击后移动的距离来判断小球具有的动能大小,这种方法在物理学中属于(控制变量法/转换法)。
(3) 小华认为由图乙和图丙可以判断动能大小与速度的关系,你认为该观点是(正确/错误)的,理由是。
(4) 通过比较图和图可以判断动能大小与物体质量的关系。

速度
转换法
错误
小球的质量不同（或没有控制小球的质量相同）
甲
乙

【分析】
这道题是探究动能大小与质量、速度关系的实验题，需结合控制变量法和转换法分析。小球从斜面同一高度滚下时，重力势能转化为动能，同一高度能保证小球到达水平面的速度相同；实验中通过木块移动的距离反映小球动能大小，是将不易观察的动能转换为易测量的距离，属于转换法；探究动能与某一因素的关系时，需控制其他因素不变，若同时改变两个因素，则无法得出对应关系。
【解析】
(1) 小球从同一斜面同一高度由静止滚下，重力势能转化为动能，到达水平面时的速度由高度决定，因此目的是使小球到达水平面时具有相同的速度。
(2) 动能的大小无法直接观察，实验中通过木块B被撞击后移动的距离来间接判断小球的动能大小，这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法，属于转换法。
(3) 图乙中小球质量为2m，高度为h；图丙中小球质量为3m，高度为0.5h，乙和丙中小球的质量和速度都不同，没有控制小球的质量相同，因此无法判断动能大小与速度的关系，该观点错误。
(4) 探究动能与质量的关系时，需控制速度相同（即小球从同一高度滚下），改变质量，因此应比较图甲（质量m，高度h）和图乙（质量2m，高度h），两者高度相同，速度相同，质量不同，可判断动能与质量的关系。
【答案】
速度；转换法；错误；小球的质量不同（或没有控制小球的质量相同）；甲；乙
【知识点】
动能的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题考查探究动能影响因素的实验，重点考察实验方法的应用，需明确探究某一因素时需控制其他变量不变，是力学实验中的基础题型。
【难度系数】
0.7

8. 小明探究“重力势能与重物质量和下落高度的关系”，如表所示，重物的质量$m＜M$。

（1）让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度来判断（小桌/重物）的重力势能大小。
（2）由实验步骤和可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。
（3）小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点（正确/错误），理由是。

重物
A
B
错误
没有控制重物下落的高度相同

【分析】
要解答本题，需结合转换法和控制变量法分析重力势能的影响因素：（1）实验中通过桌腿下陷深度反映重物的重力势能，这是转换法的应用；（2）探究重力势能与下落高度的关系时，需控制重物质量相同，改变下落高度；（3）探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同，改变重物质量，若两个变量均改变则无法得出结论。
【解析】
（1）重物的重力势能越大，下落撞击小桌时对小桌做功越多，桌腿下陷深度越大，因此通过桌腿下陷的深度判断重物的重力势能大小；
（2）探究重力势能与下落高度的关系，需控制重物质量相同、改变下落高度，实验步骤A和B中，重物质量均为m，下落高度不同，符合要求；
（3）实验步骤B和C中，重物质量不同（m≠M），下落高度也不同，未控制重物下落的高度相同，因此无法判断重力势能与质量的关系，该观点错误。
【答案】
重物；A；B；错误；没有控制重物下落的高度相同
【知识点】
重力势能影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究重力势能影响因素的实验，重点考查转换法和控制变量法的应用，是初中物理的基础实验题，需明确实验设计的变量控制原则。
【难度系数】
0.6

9. 为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用如图所示的装置进行实验，B 处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后将小球由静止释放，使小球撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于 B 点右侧的同一位置。

（1）小明每次应将弹簧压缩（相同/不同）的长度，再释放小球，通过比较各次实验中，从而判断弹簧弹性势能的大小。
（2）每次实验中，小球和纸盒克服摩擦力做功（相同/不同）。
（3）图示实验中，将小球自 A 处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于 C 处。此过程中小球动能最大的位置在（AB 之间/B 点/BC 之间）。

不同
纸盒移动的距离
不同
AB之间

【分析】
本题是探究弹性势能与弹性形变关系的力学实验题，需结合控制变量法、转换法，以及力与运动、摩擦力做功的知识分析：
（1）探究弹性势能与弹性形变的关系，需改变弹簧的弹性形变程度，因此要压缩不同长度；弹性势能大小无法直接观察，通过转换法，以纸盒被推动的距离反映弹性势能大小。
（2）每次实验中，小球和纸盒的总重力、接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力大小相同，但滑行距离不同，结合功的公式可判断克服摩擦力做功的情况。
（3）小球从A处释放后，在AB段弹簧弹力与摩擦力的大小关系变化，影响小球的速度，进而判断动能最大的位置。
【解析】
（1）根据控制变量法，探究弹性势能与弹性形变的关系时，需保持其他条件不变，仅改变弹簧的弹性形变，因此每次应将弹簧压缩不同长度；利用转换法，弹簧弹性势能越大，对纸盒做功越多，纸盒移动的距离越远，故通过比较纸盒移动的距离判断弹性势能大小。
（2）滑动摩擦力f=μG，每次实验中小球和纸盒总重力G不变，接触面粗糙程度μ不变，因此摩擦力f相同；由功的公式W=fs，滑行距离s不同，所以小球和纸盒克服摩擦力做功不同。
（3）小球从A处释放后，在AB段时，弹簧弹力大于摩擦力，小球加速运动；当弹力等于摩擦力时，小球速度最大，动能最大；之后弹力小于摩擦力，小球减速，到B点时弹簧恢复原长，弹力为0，B点后小球仅受摩擦力继续减速，因此动能最大的位置在AB之间。
【答案】
不同；纸盒移动的距离；不同；AB之间
【知识点】
弹性势能、转换法、摩擦力做功
【点评】
本题考查探究弹性势能影响因素的实验，涉及控制变量法、转换法的应用，以及力与运动、摩擦力做功的分析，是力学基础实验题，需掌握实验方法和相关物理规律。
【难度系数】
0.6