Question

8．被举高的物体具有重力势能，小明猜想重力势能的大小可能与物体被举高的高度和物体的重量有关．为了验证自己的猜想，小明进行了如下实验：让物体自由下落冲击小方桌，小方桌的桌腿是四根钉子，并放置在沙箱的沙面上，如图所示．

（1）他通过观察桌腿陷入沙中的深度来判断物体重力势能的大小．
（2）比较图中的A图和B图是通过控制质量不变来验证重力势能的大小与高度的关系．
（3）要验证重力势能的大小与物体质量的关系，应选择图中的C和D的进行对比实验．

Answer 1

分析 （1）钉子进入沙堆的深浅，体现了物体对其做功的多少．钉子进入沙堆越深反映重锤了具有的重力势能越大．这用到了转换法．
（2）利用控制变量法，比较图中A和B相同因素和不同因素，总结出研究的对象．
（3）利用控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，需控制质量其他的因素相同，只有质量不同，从图中找出符合条件的图即可．

解答 解：（1）通过实验可以知道，他是通过比较钉子进入沙堆的深浅来比较重力势能的大小的．钉子进入沙堆越深说明物体小方桌做的功越多，它原来具有的重力势能越大．
（2）比较图中A和B可知，两次实验所用的物体质量相同，物体所处的高度不同，说明图中A和B是研究重力势能的大小与高度的关系的．
（3）根据控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，符合条件的是C和D．
故答案为：（1）桌腿陷入沙中的深度；（2）质量不变；高度；（3）C；D．

点评 该题考查了探究重力势能与质量和高度的关系的实验，注意转换法和控制变量法在该实验中的应用．