Question

30、为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示实验．

（1）实验中通过观察

方桌陷入沙中的深浅

来判断物体重力势能的大小．
（2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图

1

和图

2

进行分析比较．
（3）图2和图3探究的问题是

高度相同时，重力势能的大小与质量的关系

．

Answer 1

分析：（1）该实验采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断物体重力势能的大小；
（2）当探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等；
（3）图2和图3中物体的质量不同，但高度相同，所以探究的问题是重力势能大小与质量的关系．

解答：解：（1）重力势能的大小无法直接观察到，所以采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断重力势能的大小；
（2）如果探究重力势能与高度的关系，必须保证物体的质量相等，而图1和图2使用的是同一物体，从不同高度落下，所以可以实现探究目的；
（3）由图可知，图2和图3中物体不同，即质量不同，但是从同一高度落下，所以探究的问题是高度相同时，重力势能的大小与质量的关系．
故答案是：（1）方桌陷入沙中的深浅；（2）1；2；（3）高度相同时，重力势能的大小与质量的关系．

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，考查了转换法和控制变量法在该实验中的应用．