Question

如图所示，是研究重力势能与哪些因素有关的实验设计，用的是三个体积相同而质量不同的小球，实验时分别从某个高度自由落下到花泥上，（已知m_钢＞m_玻＞m_木）

（1）本实验是通过观察

花泥的凹陷程度

来比较小球重力势能大小的．
（2）实验a、b、c可研究

重力势能

与

物体质量

的关系．
（3）研究重力势能与高度的关系时，应选择实验

a、d、e

．（填字母序号）
（4）分析整个实验观察到的现象，可归纳得出初步结论：

物体的质量越大，高度越高，其重力势能就越大

．

Answer 1

分析：（1）该实验中用花泥下陷的深浅反映重力势能的大小．花泥下陷的越深，重力势能越大；
（2）用控制变量法探究重力势能的影响因素，即若想探究重力势能与质量的关系，应选择相同的高度，不同质量的球进行试验；若探究重力势能与高度的关系，应选项相同质量，不同高度的球进行试验．
（3）重力势能的影响因素：物体的质量、物体的高度有关．质量越大，高度越高，重力势能越大．

解答：解：（1）重力势能是不易直接观察的，所以该题中我们通过观察花泥的凹陷程度反映重力势能的大小．花泥下陷的越深，重力势能越大；
（2）通过比较a、b、c三个实验可知，三个球的高度相同、但质量不同，故该实验是为了研究物体的重力势能与物体的质量的关系；
（3）若想研究重力势能与高度的关系，即需选择相同质量的球，让其处于不同的高度，观察其下落时砸花泥的凹陷程度即可，故选择a、d、e三组实验即可．
（4）通过比较a、b、c三个实验可知，在高度相同时，物体的质量越大，其所具有的重力势能就越大；通过比较a、d、e三组可知，在质量相同的情况下，物体的高度越大，其重力势能就越大；故综合上面的知识可得如下结论：物体的质量越大，高度越高，其重力势能就越大．
故答案为：（1）花泥的凹陷程度；（2）重力势能；物体质量；（3）a、d、e；（4）物体的质量越大，高度越高，其重力势能就越大．

点评：在设计实验和写结论时常用控制变量法来分析．在研究物理量的变化时常用转换法来分析．