Question

为探究重力势能的影响因素，小刚用两种规格的四个铅球在平整的沙地上从静止开始释放（如图所示），请根据小刚甲、乙、丙、丁的四个实验，回答：
（1）本实验，我们通过观察沙地中的什么现象，来判断甲、乙两种情况重力势能大小的不同？现象是：    ；
（2）四个实验中能说明重力势能的大小与质量有关的是    实验和    实验；
（3）四个实验中能说明重力势能的大小与高度有关的情景是    实验和    实验；
（4）若要乙和丁的重力势能大小相同，合理的做法是：    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）该实验采用转换法，通过观察铅球在沙坑中凹陷程度来判断物体重力势能的大小；
（2）探究重力势能的大小与质量的关系时应该控制铅球的高度相同，改变铅球的质量；
（3）探究重力势能的大小与高度的关系时应控制铅球的质量相同，改变铅球的高度；
（4）由图可知乙、丙两球的质量和高度的关系，根据影响重力势能大小的因素进行分析．
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，通过观察铅球在沙坑中凹陷程度来判断重力势能的大小；
（2）甲、丙两图中，铅球的高度相同，质量不相同，因此探究的是重力势能与质量的关系；
（3）甲、乙（或丙、丁）两图中，铅球的质量相同，高度不相同，因此探究的是重力势能与高度的关系；
（4）由图可见乙的质量大、高度大，因此若要乙和丁的重力势能大小相同，可以增加丁的高度，或者降低乙的高度．
故答案为：（1）铅球在沙坑中凹陷程度；
（2）甲；丙；
（3）甲；乙（或丙；丁）；
（4）丁球要放在比乙球更高的位置（或者乙球放在比丁球更低的位置）．
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．