Question

20．小明用一根長度一定的橡皮筋、一把足夠長的直尺，一塊小鐵塊設(shè)計(jì)了一個(gè)研究重力勢能與物體被舉高度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示．
（1）該實(shí)驗(yàn)可以通過觀察橡皮筋伸長的長度能夠比較鐵塊重力勢能的大�。�
（2）根據(jù)圖中情景，小鐵塊第一次下落的最低點(diǎn)位置較低些；
（3）被舉高的小鐵塊下落到最低點(diǎn)位置時(shí)，鐵塊初始的重力勢能轉(zhuǎn)化為橡皮筋（填哪個(gè)物體）的彈性勢能；
（4）小明想在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上繼續(xù)研究重力勢能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系．他應(yīng)該如何操作？請你簡述實(shí)驗(yàn)操作步驟．

Answer 1

分析 （1）小鐵塊下落時(shí)重力勢能的多少通過橡皮筋伸長的長度來體現(xiàn)．
（2）物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，同一個(gè)物體被舉的越高具有重力勢能就越大；物體被舉相同的高度，質(zhì)量越大具有重力勢能就越大，
（3）物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能．彈性勢能的大小和彈性形變有關(guān)，形變越大，彈性勢能越大．
然后根據(jù)各能量是如何變化的，進(jìn)而分析能量的轉(zhuǎn)化．

解答 解：（1）小鐵塊下落時(shí)重力勢能轉(zhuǎn)化為橡皮筋彈性勢能，由于橡皮筋形變的越大，則彈性勢能越大，所以通過比較橡皮筋伸長的長度比較鐵塊重力勢能的大�。�
（2）根據(jù)圖中情景，小鐵塊第一次被舉的高度比第二次被舉的高度高，由于同一個(gè)物體被舉的越高具有重力勢能就越大；則第一次下落的最低點(diǎn)位置較低些；
（3）被舉高的小鐵塊下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后動(dòng)能和重力勢能都轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能，到最低點(diǎn)位置時(shí)，鐵塊初始的重力勢能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能；
（4）小明想在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上繼續(xù)研究重力勢能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系．他應(yīng)該利用質(zhì)量不同的物體，保持物體從同一高度處下落，觀察橡皮筋伸長的長度，故實(shí)驗(yàn)操作步驟為：
①讓被舉高的小鐵塊從某一高度處下落．觀察下落到最低點(diǎn)的位置；
②讓被舉高的大鐵塊從同一高度處下落．觀察下落到最低點(diǎn)的位置；
③比較最低點(diǎn)的位置得出結(jié)論．
故答案為：（1）橡皮筋伸長的長度；（2）一；（3）橡皮筋；彈性勢；
（4）實(shí)驗(yàn)操作步驟為：
①讓被舉高的小鐵塊從某一高度處下落．觀察下落到最低點(diǎn)的位置；
②讓被舉高的大鐵塊從同一高度處下落．觀察下落到最低點(diǎn)的位置；
③比較最低點(diǎn)的位置得出結(jié)論．

點(diǎn)評(píng) 本題考查重力勢能的影響因素，知道重力勢能的大小，通過橡皮筋伸長的長度來體現(xiàn)，這是一種轉(zhuǎn)換的思想．