Question

6．在研究物體的重力勢能與哪些因素有關的實驗中，三個相同的木樁被從空中靜止釋放向鐵塊撞擊，陷入沙坑中的情況如圖所示：
（1）在此實驗中，我們是通過觀察什么來比較各鐵塊的重力勢能大小的？木樁陷入沙坑中的深度
（2）若A、B兩鐵塊質量相等，則兩鐵塊下落的高度的關系是h_A＜h_B；若A、C兩鐵塊下落高度相同，兩鐵塊質量大小關系是m_A＜m_C；
（3）實驗得出的結論是：物體的重力勢能大小跟物體的質量和高度有關．

Answer 1

分析 （1）本題是把鐵塊的重力勢能轉化成木樁陷進沙坑的深度來比較各鐵塊重力勢能的大小的，這種研究問題的方法叫轉換法；
（2）重力勢能的大小與物體的質量，物體被舉起的高度有關，當高度相同時，物體的質量越大，重力勢能越大；當質量相同時，物體被舉得越高，重力勢能越大，結合圖象進行分析判斷．

解答 解：（1）圖中各鐵塊重力勢能的大小是通過觀察木樁被打進沙坑的深度來反映的，因為重力勢能越大，在下落過程中轉化成的動能越大，其做功的效果會越明顯；
（2）根據圖A、B可知，B撞擊木樁陷入沙坑的深度大，說明B的重力勢能大，若A、B兩鐵塊質量相等，則B下落的高度大于A下落的高度，即h_A ＜h_B；
根據圖A、C可知，C撞擊木樁陷入沙坑的深度大，說明C的重力勢能大，若A、C兩鐵塊下落的高度相等，則鐵塊C的質量大于鐵塊A的質量，即m_A＜m_C；
（3）通過以上分析可知，重力勢能的大小跟物體的質量和高度有關．
故答案為：（1）木樁陷入沙坑中的深度；（2）＜；（3）＜；（4）質量；高度．

點評 解決此類問題時，通常是利用轉換法和控制變量法來探究物體的重力勢能的大小與質量和高度的關系．