Question

（2007?從化市一模）小明在學習勢能知識時，對影響物體重力勢能大小因素作出了如下猜想：
①可能與物體的質量大小有關；
②可能與物體所處的高度有關：
③可能與物體所處的地理位置有關．
（1）小明在驗證猜想①是否正確時，他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓3個質量不同的小球從同一高度自由下落，記錄實驗結果如表所示．

實驗次數(shù)	小球質量/kg	凹陷程度
1	0.5	較淺
2	1.0	較深
3	1.5	很深

a．判斷小球重力勢能大小的依據(jù)是：

橡皮泥的凹陷程度

；
b．分析實驗數(shù)據(jù)可得出的結論是：

高度相同時，物體的質量越大，重力勢能就越大

．
（2）現(xiàn)提供大小相同的三個輕質空礦泉水瓶、細沙（足夠多）、刻度尺、三個相同的大紙盒．使用上述器材，驗證猜想②，請你寫出實驗步驟：
c．

取一空礦泉水瓶，在其中裝入適量的細沙，然后在三個大紙盒中裝一樣多的細沙并把表面抹平

；
d．

讓這一裝沙的礦泉水瓶先后從三個不同高度落下，分別落入三個紙盒的細沙中，比較礦泉水瓶在紙盒細沙中所砸坑的深度

．

Answer 1

分析：（1）a、物體具有能量的多少可以通過其對外做功的多少來體現(xiàn)，根據(jù)這個思路可知，根據(jù)物體對橡皮泥做功的多少來反映其重力勢能的多少．
b、橡皮泥凹陷的程度，體現(xiàn)了物體對其做功的多少．根據(jù)控制變量法的思想，可以得到物體重力勢能的多少與質量的關系．
（2）要探究重力勢能與高度的關系，應保持物體的質量不變，改變高度，所以可通過在礦泉水瓶中裝滿沙子，并從不同高度落下，通過陷入沙子中的程度來判斷重力勢能的大�。�

解答：解：（1）a小球重力勢能的多少是通過其對橡皮泥做功的多少來體現(xiàn)的．所以可以通過橡皮泥凹陷的程度，來體現(xiàn)小球對重力勢能的多少．這是一種轉換的思想．
b、根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，在高度相同時，小球的質量越大，橡皮泥的凹陷程度越深，即小球具有的重力勢能越大．由此可得結論：高度相同時，物體的質量越大，重力勢能就越大．
（3）實驗中通過在一礦泉水瓶內裝入細沙來控制物體的質量，讓其從不同高度落下對沙地做功，根據(jù)沙地的變化情況來判斷重力勢能的大小，實驗中還需使沙地的平整度相同．
故答案為：（1）a、橡皮泥的凹陷程度；b、高度相同時，物體的質量越大，重力勢能就越大；
（2）c．取一空礦泉水瓶，在其中裝入適量的細沙，然后在三個大紙盒中裝一樣多的細沙并把表面抹平；
d．讓這一裝沙的礦泉水瓶先后從三個不同高度落下，分別落入三個紙盒的細沙中，比較礦泉水瓶在紙盒細沙中所砸坑的深度．

點評：研究物體重力勢能的多少與哪些因素有關時，由于提到了多個猜想，因此要用到控制變量法，同時在判斷重力勢能大小時，用到了轉換法的思想．