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9. 在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为$m_A=m_B＜m_C$。三个完全相同的木桩和三个木块从高处由静止释放时的位置如图甲所示；木桩被击打后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。
(1)实验时，木块应在木桩的
(2)比较木块A和B将木桩打入沙中的深度，可以初步得出结论：在质量一定时，物体所处的高度越高，重力势能
(3)木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，由此小刚认为：物体重力势能的大小与质量无关。你认为小刚的判断是
(4)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的深度来判断木块重力势能的大小，下列实验也采用了该方法的是(
A. 学习光的三原色时，与颜料三原色作比较
B. 研究发声的音叉是否振动时，把音叉放进水里观察到水花四溅
(1)实验时，木块应在木桩的
正上方
位置由静止释放。(2)比较木块A和B将木桩打入沙中的深度，可以初步得出结论：在质量一定时，物体所处的高度越高，重力势能
越大
（选填“越大”或“越小”）。(3)木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，由此小刚认为：物体重力势能的大小与质量无关。你认为小刚的判断是
错误
（选填“正确”或“错误”）的，理由是未控制木块B和C由静止释放的高度相同(答案合理即可)
。(4)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的深度来判断木块重力势能的大小，下列实验也采用了该方法的是(
B
)A. 学习光的三原色时，与颜料三原色作比较
B. 研究发声的音叉是否振动时，把音叉放进水里观察到水花四溅
答案
9.(1)正上方 (2)越大 (3)错误 未控制木块B和C由静止释放的高度相同(答案合理即可) (4)B
解析
【分析】
本题是探究重力势能大小影响因素的实验，需结合转换法和控制变量法解题：首先明确实验通过木桩陷入沙的深度反映重力势能大小（转换法），探究某一因素影响时需控制其他因素不变（控制变量法）。逐个分析问题：(1) 木块需准确撞击木桩，应在木桩正上方释放；(2) 比较A、B时，质量相同，高度不同，结合木桩深度判断重力势能与高度的关系；(3) 探究重力势能与质量的关系需控制高度相同，小刚未控制该变量，判断错误；(4) 分析选项中采用转换法的实验。
【解析】
(1) 实验时，为保证木块准确撞击木桩，避免撞击位置偏差影响结果，应将木块放在木桩的正上方由静止释放，故填“正上方”。
(2) 已知$m_A=m_B$，A的释放高度低于B，由图乙可知A将木桩打入沙的深度更小，说明A的重力势能更小，因此结论：质量一定时，物体所处高度越高，重力势能越大，故填“越大”。
(3) 探究重力势能与质量的关系时，需控制木块的释放高度相同，而木块B、C的释放高度不同，未控制变量，因此小刚的判断错误，理由是“未控制木块B和C由静止释放的高度相同”。
(4) 实验通过木桩陷入沙的深度反映重力势能大小，采用转换法。选项A是类比法（光的三原色与颜料三原色类比）；选项B将音叉的振动转换为水花四溅，采用转换法，故选B。
【答案】9.(1)正上方 (2)越大 (3)错误；未控制木块B和C由静止释放的高度相同 (4)B
【知识点】重力势能、控制变量法、转换法
【点评】本题围绕探究重力势能影响因素的实验展开，重点考查实验方法的应用，是初中物理基础实验题，需学生掌握实验设计逻辑，明确变量控制的必要性，难度适中。
【难度系数】0.6
本题是探究重力势能大小影响因素的实验，需结合转换法和控制变量法解题：首先明确实验通过木桩陷入沙的深度反映重力势能大小（转换法），探究某一因素影响时需控制其他因素不变（控制变量法）。逐个分析问题：(1) 木块需准确撞击木桩，应在木桩正上方释放；(2) 比较A、B时，质量相同，高度不同，结合木桩深度判断重力势能与高度的关系；(3) 探究重力势能与质量的关系需控制高度相同，小刚未控制该变量，判断错误；(4) 分析选项中采用转换法的实验。
【解析】
(1) 实验时，为保证木块准确撞击木桩，避免撞击位置偏差影响结果，应将木块放在木桩的正上方由静止释放，故填“正上方”。
(2) 已知$m_A=m_B$，A的释放高度低于B，由图乙可知A将木桩打入沙的深度更小，说明A的重力势能更小，因此结论：质量一定时，物体所处高度越高，重力势能越大，故填“越大”。
(3) 探究重力势能与质量的关系时，需控制木块的释放高度相同，而木块B、C的释放高度不同，未控制变量，因此小刚的判断错误，理由是“未控制木块B和C由静止释放的高度相同”。
(4) 实验通过木桩陷入沙的深度反映重力势能大小，采用转换法。选项A是类比法（光的三原色与颜料三原色类比）；选项B将音叉的振动转换为水花四溅，采用转换法，故选B。
【答案】9.(1)正上方 (2)越大 (3)错误；未控制木块B和C由静止释放的高度相同 (4)B
【知识点】重力势能、控制变量法、转换法
【点评】本题围绕探究重力势能影响因素的实验展开，重点考查实验方法的应用，是初中物理基础实验题，需学生掌握实验设计逻辑，明确变量控制的必要性，难度适中。
【难度系数】0.6
四、综合应用题
10. 小明同学在参加本市初中毕业升学体育考试项目跳绳时，1 min 内连续跳了 200 次，轻松获得跳绳项目的满分。已知小明的重力为 450 N，每只鞋底与地面的接触面积为150 cm²，跳起时重心升高的平均高度为 4 cm。求：
(1)小明站在操场上等待考试时对地面的压强。
(2)小明跳绳时的平均功率。
10. 小明同学在参加本市初中毕业升学体育考试项目跳绳时，1 min 内连续跳了 200 次，轻松获得跳绳项目的满分。已知小明的重力为 450 N，每只鞋底与地面的接触面积为150 cm²，跳起时重心升高的平均高度为 4 cm。求：
(1)小明站在操场上等待考试时对地面的压强。
(2)小明跳绳时的平均功率。
答案
10. 解:(1)$F=G=450\ \mathrm{N},150\ \mathrm{cm}^2=0.015\ \mathrm{m}^2,S=2×0.015\ \mathrm{m}^2=0.03\ \mathrm{m}^2$,对地面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{450\ \mathrm{N}}{0.03\ \mathrm{m}^2}=1.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。
(2)他跳起一次平均做的功 $W=Gh=450\ \mathrm{N}×4×10^{-2}\mathrm{m}=18\ \mathrm{J}$,他跳绳1 min做的总功$W_\mathrm{总}=W· n=18\ \mathrm{J}×200=3\ 600\ \mathrm{J}$,跳绳的平均功率 $P=\frac{W_\mathrm{总}}{t}=\frac{3\ 600\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{W}$。
(2)他跳起一次平均做的功 $W=Gh=450\ \mathrm{N}×4×10^{-2}\mathrm{m}=18\ \mathrm{J}$,他跳绳1 min做的总功$W_\mathrm{总}=W· n=18\ \mathrm{J}×200=3\ 600\ \mathrm{J}$,跳绳的平均功率 $P=\frac{W_\mathrm{总}}{t}=\frac{3\ 600\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
本题分为两小问，第一问求站立时对地面的压强，需利用压强公式$p=\frac{F}{S}$，站立时压力等于自身重力，受力面积为两只鞋底与地面的接触面积，注意单位换算；第二问求跳绳的平均功率，需先算单次跳绳克服重力做的功，再乘以总次数得到总功，最后用功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算，注意时间单位换算为秒。
【解析】
1. 计算小明站在操场上对地面的压强：
小明站立时对地面的压力等于自身重力，即$F=G=450\ \mathrm{N}$；
每只鞋底接触面积$150\ \mathrm{cm}^2=0.015\ \mathrm{m}^2$，站立时受力面积为两只鞋底的总面积：$S=2×0.015\ \mathrm{m}^2=0.03\ \mathrm{m}^2$；
根据压强公式，对地面的压强：$p=\frac{F}{S}=\frac{450\ \mathrm{N}}{0.03\ \mathrm{m}^2}=1.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。
2. 计算小明跳绳时的平均功率：
跳起一次克服重力做的功：$W=Gh=450\ \mathrm{N}×4×10^{-2}\mathrm{m}=18\ \mathrm{J}$；
1 min内跳绳200次，总功：$W_{总}=W×n=18\ \mathrm{J}×200=3600\ \mathrm{J}$；
时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，平均功率：$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{3600\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) $1.5×10^4\ \mathrm{Pa}$；(2) $60\ \mathrm{W}$
【知识点】
压强计算、功的计算、功率计算
【点评】
本题是力学基础综合题，考查压强、功、功率的核心公式应用，解题关键是注意单位统一（面积、长度单位换算），以及站立时受力面积为双脚接触面积，属于中考常见的基础应用题型，需细心处理单位细节。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第一问求站立时对地面的压强，需利用压强公式$p=\frac{F}{S}$，站立时压力等于自身重力，受力面积为两只鞋底与地面的接触面积，注意单位换算；第二问求跳绳的平均功率，需先算单次跳绳克服重力做的功，再乘以总次数得到总功，最后用功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算，注意时间单位换算为秒。
【解析】
1. 计算小明站在操场上对地面的压强：
小明站立时对地面的压力等于自身重力，即$F=G=450\ \mathrm{N}$；
每只鞋底接触面积$150\ \mathrm{cm}^2=0.015\ \mathrm{m}^2$，站立时受力面积为两只鞋底的总面积：$S=2×0.015\ \mathrm{m}^2=0.03\ \mathrm{m}^2$；
根据压强公式，对地面的压强：$p=\frac{F}{S}=\frac{450\ \mathrm{N}}{0.03\ \mathrm{m}^2}=1.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。
2. 计算小明跳绳时的平均功率：
跳起一次克服重力做的功：$W=Gh=450\ \mathrm{N}×4×10^{-2}\mathrm{m}=18\ \mathrm{J}$；
1 min内跳绳200次，总功：$W_{总}=W×n=18\ \mathrm{J}×200=3600\ \mathrm{J}$；
时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，平均功率：$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{3600\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) $1.5×10^4\ \mathrm{Pa}$；(2) $60\ \mathrm{W}$
【知识点】
压强计算、功的计算、功率计算
【点评】
本题是力学基础综合题，考查压强、功、功率的核心公式应用，解题关键是注意单位统一（面积、长度单位换算），以及站立时受力面积为双脚接触面积，属于中考常见的基础应用题型，需细心处理单位细节。
【难度系数】
0.6
