Question

在生活、生產(chǎn)中我們常遇到下面場景如圖1：打夯錘被高高拋起又下落，砸在工作面上；打樁機打樁時錘被高高拉起又下落，打在樁面上…

（1）同學們根據(jù)上述情景，提出了探究問題：“重錘對地面打擊力的大小與什么因素有關(guān)”，并提出猜想一：打擊力的大小與重錘的質(zhì)量有關(guān)．請你另外提出一個猜想二：打擊力的大小與

重錘被舉起的高度

有關(guān)．
（2）一組同學找來排球和籃球來到操場的沙坑模擬“打樁”來驗證猜想一．
設(shè)計實驗方案如下：
①用臺秤分別稱出排球和籃球質(zhì)量m₁、m₂；
②分別將排球和籃球從沙坑的正上方一定高度靜止下落．
③測量排球和籃球落到沙面上，留下印跡的深度．
④比較兩個印跡坑的深度，深度大的，說明受到的打擊力大
同學們對該實驗方案進行交流評價時，一位同學說：沙坑留下印跡深度與作用力和受力面積兩個因素有關(guān)，它們的受力面積不同，所以深度大了，并不一定是受到的打擊力大．多數(shù)同學贊成這評價意見，但認為不完整，還要補充意見．補充意見是

控制沙子的疏松程度相同

（3）如圖2所示，另一位同學帶著排球和籃球來到實驗室，模擬“打樁”來驗證猜想一．
請你幫助完成實驗方案：
①用臺秤分別稱出排球和籃球質(zhì)量m₁，m₂：
②

在光滑平整的地板上放一張白紙，在白紙上疊放一張復寫紙．將排球從紙的正上方一定高度靜止下落，排球打在復寫紙上，在白紙上留下打擊的復寫印跡．記為“印跡l”；

③

換用足球從另一高度落下，重做上面的實驗．得到足球打擊的“印跡2”；

④

將排球和足球印跡紙分別放在臺秤上，并分別用排球和足球用手下壓到與印跡完全相同，讀出臺秤的示數(shù)，就得到F₁、F₂的大小

．

Answer 1

分析：（1）重錘的重力勢能與重錘的質(zhì)量和被舉起的高度有關(guān)；重錘的重力勢能越大，對地面的打擊力越大．
（2）沙坑印痕的深度與力的大小、受力面積、沙坑中沙的松散程度有關(guān)．
（3）可讓排球與籃球從同一高度落下，打在鋪有復寫紙的白紙上，然后把有印痕的白紙放在臺秤上，
用力壓球，受球與印痕重合，讀出臺秤的示數(shù)，然后比較臺秤示數(shù)，從而得出結(jié)論．

解答：解：（1）由題意可猜想：打擊力的大小與重錘被舉起的高度有關(guān)．
（2）在沙坑中沙子的疏松程度相同時，沙坑留下印跡深度與作用力和受力面積兩個因素有關(guān)．
（3）利用臺秤探究：打擊力的大小與重錘的質(zhì)量有關(guān)的實驗步驟如下：
①用臺秤分別稱出排球和籃球質(zhì)量m₁，m₂：
②在光滑平整的地板上放一張白紙，在白紙上疊放一張復寫紙．將排球從紙的正上方一定高度靜止下落，
排球打在復寫紙上，在白紙上留下打擊的復寫印跡．記為“印跡l”；
③換用足球從另一高度落下，重做上面的實驗．得到足球打擊的“印跡2”；
④將排球和足球印跡紙分別放在臺秤上，并分別用排球和足球用手下壓到與印跡完全相同，
讀出臺秤的示數(shù)，就得到F₁、F₂的大小
故答案為：（1）重錘被舉起的高度；（2）控制沙子的疏松程度相同；（3）實驗步驟如上所述．

點評：本題考查了探究“重錘對地面打擊力的大小與什么因素有關(guān)”的實驗，考查了實驗設(shè)計，有一定難度，實驗中應用了控制變量法，熟練應用控制變量法有助于正確解題．