Question

13．在探究重力勢能與物態(tài)質(zhì)量的關(guān)系時，實驗桌上有大小不同的實心鐵球和大小不同的實心木球若干．老師提出了一個問題：“一個靜止在高處的物態(tài)有多大的重力勢能，我們無法直接觀察到．那么，怎樣才能判斷它的重力勢能大還是小呢？”于是同學們開始了討論．下面是小明和小敏關(guān)于這個問題的討論．
小明：讓大小不同的鐵球從相同高度落向沙坑，觀察留下的凹痕，留下凹痕深的重力勢能大，反之說明重力勢能�。�
小敏：如果兩個大小不同的鐵球從同一高度落下，大鐵球可能會停留在沙的表面，小鐵球可能陷入沙的里面，這是否說明小鐵球的重力勢能更大？老師說小敏的質(zhì)疑是有道理的．
（1）小明的方案沒有控制物體的質(zhì)量相等．
（2）小明的實驗可以改用大小相同、質(zhì)量不同的球體進行實驗．

Answer 1

分析 重力勢能的影響因素：物體的質(zhì)量、物體的高度有關(guān)．質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大．
（1）該實驗中用花泥下陷的深淺反映重力勢能的大�。�花泥下陷的越深，重力勢能越大；
（2）用控制變量法探究重力勢能的影響因素，即若想探究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)選擇相同的高度，不同質(zhì)量的球進行試驗；若探究重力勢能與高度的關(guān)系，應(yīng)選擇相同質(zhì)量，不同高度的球進行試驗．

解答 解：（1）小明的方案：讓大小不同的鐵球從相同高度落向沙坑，由于球的體積不同，則其質(zhì)量不同，通過觀察留下的凹痕，留下凹痕深的重力勢能大，反之說明重力勢能小，這種說法錯誤，因為實驗過程中沒有控制質(zhì)量相等，方案中存在多個變量；
（2）若想研究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，即需選擇大小相同，但是不同質(zhì)量的球，讓其處于相同的高度，觀察其下落時沙面的凹陷程度即可．
故答案為：（1）質(zhì)量相等；（2）質(zhì)量；大�。�

點評 在設(shè)計實驗和寫結(jié)論時常用控制變量法來分析．在研究物理量的變化時常用轉(zhuǎn)換法來分析．