三、实验题
18. 月面是凸凹不平的，如图(a)所示。这是由于流星在太空中运行到靠近月球时，在月球的引力作用下坠落到月面，与月面发生碰撞而形成的坑洞，叫作月坑。
小军猜想，月坑的深度可能与流星的质量、体积及下落的高度有关。为了验证猜想，他设计了一个模拟实验：用一个铺满厚厚细沙的盘子、几个不同的小球及刻度尺探究月坑的形成，如图(b)所示。
经过实验，数据记录如下表所示。
| 实验序号 | 质量 $m/\mathrm{g}$ | 体积 $V/\mathrm{cm}^3$ | 下落高度 $h/\mathrm{cm}$ | 坑的深度 $d/\mathrm{mm}$ |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| ① | 20 | 7.5 | 50 | 2.6 |
| ② | 20 | 7.5 | 60 | 3.5 |
| ③ | 20 | 7.5 | 70 | 5.0 |
| ④ | 20 | 2.5 | 70 | 11.3 |
| ⑤ | 20 | 1.8 | 70 | 12.4 |
| ⑥ | 60 | 7.5 | 70 | 14.6 |
| ⑦ | 85 | 7.5 | 70 | 15.9 |
请你分析实验数据，并回答下列问题：
（1）由①、②、③三组数据可得：“月坑”的深度与流星的
下落高度
有关。
（2）由
③
、
⑥
、
⑦
三组数据可得：“月坑”的深度与流星的质量有关。
（3）“月坑”的深度还与流星的体积有关：体积越大，“月坑”的深度
越浅
。
（4）请你结合小军的研究过程就“影响月坑深度的因素”问题提出另外的猜想：
如流星的表面形状等
。
解析：
【分析】
本题运用控制变量法探究“月坑”深度与流星的质量、体积、下落高度的关系。解题核心是：探究某一因素对深度的影响时，需控制其他因素不变，仅改变该因素，通过对比数据的变化得出结论。
（1）分析①②③组数据，质量、体积相同，下落高度不同，深度不同，可判断与下落高度的关系；
（2）探究深度与质量的关系，需控制体积、下落高度相同，找到对应数据组；
（3）分析体积对深度的影响，控制质量、下落高度相同，观察体积变化时深度的变化；
（4）结合已有猜想，提出其他合理的影响因素猜想。
【解析】
（1）①②③三组数据中，流星的质量均为20g、体积均为7.5cm³，仅下落高度不同，且下落高度越大，坑的深度越大，因此“月坑”的深度与流星的下落高度有关；
（2）要探究“月坑”的深度与流星的质量有关，需保持体积和下落高度相同，改变质量，表格中③（m=20g，V=7.5cm³，h=70cm）、⑥（m=60g，V=7.5cm³，h=70cm）、⑦（m=85g，V=7.5cm³，h=70cm）三组数据符合控制变量要求；
（3）分析③、④、⑤三组数据，质量均为20g、下落高度均为70cm，体积越大时，坑的深度越小，因此体积越大，“月坑”的深度越浅；
（4）结合研究过程，除质量、体积、下落高度外，还可猜想“月坑”深度与流星的表面形状、密度等因素有关，合理即可。
【答案】
（1）下落高度；（2）③；⑥；⑦；（3）越浅；（4）流星的表面形状（合理即可）
【知识点】
控制变量法、影响深度的因素
【点评】
本题重点考查控制变量法在物理探究实验中的应用，是初中物理实验的核心方法之一，要求学生能准确识别控制变量的条件，通过对比数据得出结论，培养实验分析与逻辑推理能力。
【难度系数】
0.5
