Question

20．（1）用如圖所示裝置研究“阻力對物體運動的影響”實驗．

①實驗時，讓小車從斜面同一高度滑下，目的是使小車到達水平面時具有相同的速度．
②如圖所示的三種情況，小車在毛巾表面滑行時運動狀態(tài)最容易改變．是因為該表面粗糙程度最大，導致小車受到的摩擦力最大．
③結(jié)論：表面越光滑，小車運動的距離越遠，推理：如果運動物體不受力，它將做勻速直線運動．
④通過該實驗說明力不是維持物體運動的原因，而是改變運動狀態(tài)的原因．
⑤根據(jù)實驗事實和一定的理論推理，揭示自然規(guī)律是研究科學的重要方法．如上圖所示，從斜面上同一高度下滑的小車．①在鋪有毛巾的水平面上，運動路程很短  ②如果在沒有摩擦的水平面上，將做勻速直線運動 ③如果在較光滑的水平面上，運動路程很長  ④在鋪有棉布的水平面上，運動路程較短  ⑤在水平平整的木板表面上，運動路程較長．則下面的判斷和排列次序正確的是B
A．事實①④⑤，推論②③B．事實①④⑤，推論③②
C．事實①②③，推論④⑤D．事實①③②，推論⑤④
（2）學生在“探究影響液體壓強大小因素”的實驗時．他們設(shè)計了如下圖所示的實驗探究方案，圖（a）、（b）、（d）中金屬盒在液體中的深度相同．實驗測得幾種情況下壓強計的U形管兩側(cè)液面高度差的大小關(guān)系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．

①實驗中液體內(nèi)部壓強的大小通過U型管兩側(cè)液面的高度差反應出來．
②實驗中液體內(nèi)部壓強最小的是c圖．
③比較圖a和圖d可以得出的結(jié)論是：深度相同，液體的密度越大，液體的壓強越大．

Answer 1

分析 （1）①為完成研究“運動和力的關(guān)系”的實驗，應采用控制變量的思想，即保持小車到達水平面時的速度相同；
②③由于小車經(jīng)過的三種表面的粗糙程度不同，小車受到的摩擦力大小不同，就會出現(xiàn)運動距離不同的實驗現(xiàn)象，加上科學的推理后，可得出結(jié)論；
④由這個實驗可以推理得出力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動的原因；
⑤根據(jù)實際實驗得出的現(xiàn)象為事實；在實驗的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論為推論；先將五種現(xiàn)象進行分類，然后再根據(jù)實驗順序進行排序；
（2）①在實驗中液體壓強的大小變化不易直接測量，可以尋找液體壓強的變化會引起哪些物理量發(fā)生變化，看能否通過形象直觀的變化來反應液體壓強的大小變化；
②根據(jù)公式P=ρgh，液體的壓強與液體的深度和密度都有關(guān)系，比較圖中U形管的高度差，判斷液體壓強大小．
③分析圖（a）和圖（d）的兩次實驗數(shù)據(jù)，找出哪些量是相同的，哪些量是不同的，從而得出液體的壓強與液體密度的關(guān)系．

解答 解：
（1）①讓小車從斜面的同一高度由靜止下滑的目的是，當小車到達水平面時，使小車的速度相同；
②如圖所示的三種情況，小車在毛巾表面滑行時運動狀態(tài)最容易改變．是因為該表面粗糙程度最大，導致小車受到的摩擦力最大；
③由實驗可知，水平面越光滑，小車運動的距離越遠；由此可以推理，當小車不受摩擦力，那么就沒有阻力可以改變小車的運動狀態(tài)了，小車將以恒定不變的速度永遠運動下去，即做勻速直線運動；
④由上述實驗現(xiàn)象可得：力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因；
⑤由題目給出的五個步驟可以看出，該實驗的思路是令小車從斜面的同一高度下滑（控制小車到達平面時的初速度相同），然后逐步減小平面的粗糙程度，觀察小車滑行的距離，進而推測出平面較光滑和絕對光滑時，小車的滑行情況，最后總結(jié)得出結(jié)論；根據(jù)這個思路，可以判斷出：該實驗的排序為：①④⑤③②；其中，可以通過實驗觀察到的是①④⑤，由推論得出的結(jié)論是③②，故選B；
（2）①在實驗中，有很多物理量難于用儀器、儀表直接測量，就可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系和各種效應把不易測量的物理量轉(zhuǎn)化成易于測量的物理量進行測量，這種方法就叫轉(zhuǎn)換法；實驗中液體壓強的大小變化不易直接測量，液體壓強的變化會引起壓強計的探頭受到的壓力發(fā)生變化，從而導致壓強計探頭上的橡皮膜的形狀發(fā)生變化，進而引起壓強計U形管兩側(cè)液面的高度差發(fā)生變化，因此可以利用壓強計U形管兩側(cè)液面的高度差來判斷液體壓強的大小變化；
②由公式P=ρgh可知，液體的壓強與液體的深度和密度都有關(guān)系，圖a，b，c中液體都是水，C圖中壓強計探頭上的橡皮膜探頭在水中深度最小，d圖中液體是鹽水，密度大，同時深度也大，壓強計的U形管兩側(cè)液面高度差的大小關(guān)系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．因此，C圖中液體內(nèi)部壓強最�。�
③分析圖（a）和圖（d）的兩次實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩次實驗橡皮膜所處的深度相同，即液體的深度相同，而液體的密度卻不同，一杯是水，另一杯是濃鹽水，從而得出液體的壓強與液體密度的關(guān)系：在不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強越大．
故答案為：（1）①速度；②粗糙程度；③勻速直線運動；④改變運動狀態(tài)；⑤B；（2）①U型管兩側(cè)液面的高度差；②c；③深度相同，液體的密度越大，液體的壓強越大．

點評 （1）本實驗考查了控制變量法的應用，考查了實驗現(xiàn)象的分析與推理；仔細觀察，找出實驗條件及實驗現(xiàn)象的異同、掌握控制變量法的應用是正確解題的關(guān)鍵；
（2）本題考查液體壓強的特點，涉及到兩種物理學方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法，解題時注意實驗過程的分析和實驗結(jié)論的表述都要采用控制變量法，領(lǐng)悟這兩種方法的真諦．