Question

16．某興趣小組提出了利用“研究動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置（如圖所示）與所需器材（斜面、木塊、不同質(zhì)量的小鋼球）來探究“影響重力勢能大小的因素”的設(shè)想．請你幫助完成如下實驗方案：

（1）實驗中通過觀察的木塊被推出的距離大小，來判斷小球重力勢能的大�。�
（2）本實驗中若水平面絕對光滑則不能得出結(jié)論，原因是小球與木塊將會做勻速直線運動．
（3）實驗中為了探究重力勢能與物體的質(zhì)量的關(guān)系，要選用上述圖乙，具體的操作方法是讓小球從相同（填“相同”或“不相同”）的高度由靜止?jié)L下．
（4）為了探究重力勢能與物體的高度的關(guān)系，要選用上述圖甲，具體的操作方法是讓小球從不同（填“相同”或“不同”）的高度由靜止?jié)L下．
（5）通過比較分析可以得出的結(jié)論是重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）若一個物體能夠?qū)ν庾龉�，我們就說該物體具有能量，在實驗中我們一般將物體具有能量的多少轉(zhuǎn)化為其能對外做功的多少，故此實驗把物體具有重力勢能的大小轉(zhuǎn)換為木塊被撞擊后運動的距離，距離越遠表明小球的重力勢能越大；
（2）如果水平面絕對光滑，小球和木塊將保持勻速直線運動，永遠運動下去；
（3）（4）掌握控制變量法在此實驗中的應(yīng)用，重力勢能與物體的質(zhì)量和被舉高度有關(guān)，在探究重力勢能與其中一個量的關(guān)系時，另一個量保持不變，改變要探究的量；
（5）重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)．

解答 解：
（1）在該實驗中我們用到了轉(zhuǎn)換的方法，即將小球重力勢能的大小轉(zhuǎn)化為其對木塊做功的多少來比較，即小球推動木塊越遠，其對木塊所做的功就越多，即具有的重力勢能就越大；反之就越少；
（2）若水平面絕對光滑，根據(jù)牛頓第一定律，小球和木塊將永遠一直運動下去，沒有運動距離的遠近之分，不能達到比較距離來比較重力勢能的目的；
（3）為了探究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，實驗中采用質(zhì)量不同的小球，在探究過程中要注意保持物體從同一高度由靜止?jié)L下；所以應(yīng)選擇乙圖進行實驗；
（4）若要探究物體重力勢能大小與物體高度的關(guān)系，則需讓同一小球從不同高度滾下，所以應(yīng)選擇甲圖進行實驗；
（5）通過比較分析可以得出的結(jié)論是：重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)．
故答案為：（1）木塊被推出的距離；（2）小球與木塊將會做勻速直線運動；（3）乙；相同；（4）甲；不同；（5）重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)．

點評 （1）掌握重力勢能大小的影響因素，利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究重力勢能大小的影響因素；
（2）小球從同一斜面上自由下滑，到達斜面底部的速度取決于小球所在的高度，跟小球的質(zhì)量無關(guān)．