Question

如圖所示，是研究重力勢能與哪些因素有關的實驗設計，用的是三個體積相同而質量不同的小球，實驗時分別從某個高度自由落下到花泥上，（已知m_鋼＞m_玻＞m_木）

（1）本實驗是通過觀察

花泥的凹陷程度

來比較小球重力勢能大小的．
（2）實驗a、b、c可研究

重力勢能

與

物體質量

的關系．
（3）研究重力勢能與高度的關系時，應選擇實驗

a、d、e

．（填字母序號）
（4）分析整個實驗觀察到的現象，可歸納得出初步結論：

物體的質量越大，高度越高，其重力勢能就越大

．

Answer 1

分析：（1）該實驗中用花泥下陷的深淺反映重力勢能的大小．花泥下陷的越深，重力勢能越大；
（2）用控制變量法探究重力勢能的影響因素，即若想探究重力勢能與質量的關系，應選擇相同的高度，不同質量的球進行試驗；若探究重力勢能與高度的關系，應選項相同質量，不同高度的球進行試驗．
（3）重力勢能的影響因素：物體的質量、物體的高度有關．質量越大，高度越高，重力勢能越大．

解答：解：（1）重力勢能是不易直接觀察的，所以該題中我們通過觀察花泥的凹陷程度反映重力勢能的大小．花泥下陷的越深，重力勢能越大；
（2）通過比較a、b、c三個實驗可知，三個球的高度相同、但質量不同，故該實驗是為了研究物體的重力勢能與物體的質量的關系；
（3）若想研究重力勢能與高度的關系，即需選擇相同質量的球，讓其處于不同的高度，觀察其下落時砸花泥的凹陷程度即可，故選擇a、d、e三組實驗即可．
（4）通過比較a、b、c三個實驗可知，在高度相同時，物體的質量越大，其所具有的重力勢能就越大；通過比較a、d、e三組可知，在質量相同的情況下，物體的高度越大，其重力勢能就越大；故綜合上面的知識可得如下結論：物體的質量越大，高度越高，其重力勢能就越大．
故答案為：（1）花泥的凹陷程度；（2）重力勢能；物體質量；（3）a、d、e；（4）物體的質量越大，高度越高，其重力勢能就越大．

點評：在設計實驗和寫結論時常用控制變量法來分析．在研究物理量的變化時常用轉換法來分析．