Question

18．如圖所示，學習小組的同學在探究“物體的重力勢能的大小跟哪些因素有關”時，設計了設計了以下實驗方案：三個相同的木樁插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲圖所示，取三個鐵塊（m_A＜m_B=m_C），從空中不同的高度（h_A=h_B＞h_C）由靜止釋放后撞擊木樁，木樁陷入沙坑，如乙圖所示．
（1）通過觀察木樁陷入沙的深度判斷物體的重力勢能的大小．可以判斷出甲圖中物體B（選填“A”“B”“C”）的重力勢能最大，因為它對木樁的做功本領最強．
（2）比較A、B情況，說明物體所處的高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大．
（3）比較B、C情況，說明物體的質量相同時，所處的高度越高，物體的重力勢能越大．
（4）本實驗所采用的科學研究方法是轉換法和控制變量法．

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）比較A、B找出相同因素和不同因素，根據木樁陷進沙坑的深度比較重力勢能的大小，結合控制變量法的思想寫出實驗結論；
（3）比較B、C找出相同因素和不同因素，根據木樁陷進沙坑的深度比較重力勢能的大小，結合控制變量法的思想寫出實驗結論；
（4）本實驗中主要采用的科學研究方法：轉換法和控制變量法．

解答 解：
（1）鐵塊的重力勢能轉化為木樁的動能，鐵塊的重力勢能就越大，說明木樁獲得的能量就越多，木樁陷入沙坑越深；
通過乙圖中B鐵塊把木樁砸入沙坑中的深度最大可知，甲圖中物體B的重力勢能最大，因為它對木樁的做功本領最強；
（2）比較A、B，鐵塊所處的高度相同，B鐵塊質量大，木樁陷入沙的深度大，因此得出的結論是：物體所處的高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大；
（3）比較B、C，鐵塊質量相同，B鐵塊所處的高度大，木樁陷入沙的深度大，因此得出的結論是：物體的質量相同時，所處的高度越高，物體的重力勢能越大；
（4）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，運用了轉換法；
在探究影響物體的重力勢能的大小的因素時，運用了控制變量法，所以本實驗中主要采用的科學研究方法：轉換法和控制變量法．
故答案為：（1）木樁陷入沙的深度；B；做功；
（2）物體所處的高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大；
（3）物體的質量相同時，所處的高度越高，物體的重力勢能越大；
（4）轉換法和控制變量法．

點評 該題考查了探究重力勢能與質量和高度的關系的實驗，考查了轉換法和控制變量法在該實驗中的應用．