Question

在生活、生产中我们常遇到下面场景如图1：打夯锤被高高抛起又下落，砸在工作面上；打桩机打桩时锤被高高拉起又下落，打在桩面上…

（1）同学们根据上述情景，提出了探究问题：“重锤对地面打击力的大小与什么因素有关”，并提出猜想一：打击力的大小与重锤的质量有关．请你另外提出一个猜想二：打击力的大小与

重锤被举起的高度

有关．
（2）一组同学找来排球和篮球来到操场的沙坑模拟“打桩”来验证猜想一．
设计实验方案如下：
①用台秤分别称出排球和篮球质量m₁、m₂；
②分别将排球和篮球从沙坑的正上方一定高度静止下落．
③测量排球和篮球落到沙面上，留下印迹的深度．
④比较两个印迹坑的深度，深度大的，说明受到的打击力大
同学们对该实验方案进行交流评价时，一位同学说：沙坑留下印迹深度与作用力和受力面积两个因素有关，它们的受力面积不同，所以深度大了，并不一定是受到的打击力大．多数同学赞成这评价意见，但认为不完整，还要补充意见．补充意见是

控制沙子的疏松程度相同

（3）如图2所示，另一位同学带着排球和篮球来到实验室，模拟“打桩”来验证猜想一．
请你帮助完成实验方案：
①用台秤分别称出排球和篮球质量m₁，m₂：
②

在光滑平整的地板上放一张白纸，在白纸上叠放一张复写纸．将排球从纸的正上方一定高度静止下落，排球打在复写纸上，在白纸上留下打击的复写印迹．记为“印迹l”；

③

换用足球从另一高度落下，重做上面的实验．得到足球打击的“印迹2”；

④

将排球和足球印迹纸分别放在台秤上，并分别用排球和足球用手下压到与印迹完全相同，读出台秤的示数，就得到F₁、F₂的大小

．

Answer 1

分析：（1）重锤的重力势能与重锤的质量和被举起的高度有关；重锤的重力势能越大，对地面的打击力越大．
（2）沙坑印痕的深度与力的大小、受力面积、沙坑中沙的松散程度有关．
（3）可让排球与篮球从同一高度落下，打在铺有复写纸的白纸上，然后把有印痕的白纸放在台秤上，
用力压球，受球与印痕重合，读出台秤的示数，然后比较台秤示数，从而得出结论．

解答：解：（1）由题意可猜想：打击力的大小与重锤被举起的高度有关．
（2）在沙坑中沙子的疏松程度相同时，沙坑留下印迹深度与作用力和受力面积两个因素有关．
（3）利用台秤探究：打击力的大小与重锤的质量有关的实验步骤如下：
①用台秤分别称出排球和篮球质量m₁，m₂：
②在光滑平整的地板上放一张白纸，在白纸上叠放一张复写纸．将排球从纸的正上方一定高度静止下落，
排球打在复写纸上，在白纸上留下打击的复写印迹．记为“印迹l”；
③换用足球从另一高度落下，重做上面的实验．得到足球打击的“印迹2”；
④将排球和足球印迹纸分别放在台秤上，并分别用排球和足球用手下压到与印迹完全相同，
读出台秤的示数，就得到F₁、F₂的大小
故答案为：（1）重锤被举起的高度；（2）控制沙子的疏松程度相同；（3）实验步骤如上所述．

点评：本题考查了探究“重锤对地面打击力的大小与什么因素有关”的实验，考查了实验设计，有一定难度，实验中应用了控制变量法，熟练应用控制变量法有助于正确解题．