Question

【題目】小明同學在探究重力勢能的大小與什么因素有關時，提出了如下猜想：

猜想一：物體的重力勢能與物體的質量有關

猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關

為了驗證上述猜想，他計劃利用小桌、沙子、質量不同的鐵塊和刻度尺進行實驗：如圖所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊在桌面中心部位，記錄桌腿進入沙子的深度。

按上述方案進行實驗，其實驗數據如下表所示。

實驗序號	鐵塊質量m/g	鐵塊距桌面高度H/cm	桌腿進入沙子的深度h/cm
①	20	20	1.9
②	20	30	2.9
③	20	40	3.8
④	30	20	2.9
⑤	40	20	4.1

（1）實驗中通過比較_____來判斷物體重力勢能的大小，這種實驗方法叫____，采用相同實驗方法的其他實驗還有哪些，請舉出一例：________；

（2）為了驗證猜想一，需選擇表中___________（填實驗序號）三組數據進行分析；

（3）分析表中①②③的實驗數據，可得出的結論是：____________。

Answer 1

【答案】桌腿進入沙子的深度 轉換法 見解析所示 ①④⑤ 質量相同的物體，位置越高，具有的重力勢能越大

【解析】

(1)[1]通過小明設計的實驗可以知道，他是通過比較桌腿進入沙子的深淺來比較重力勢能的大小的；

[2]桌腿進入沙堆越深說明物體做的功越多，它原來具有的重力勢能越大；該實驗方法是轉換法；

[3]在探究影響動能大小的因素時，通過木塊被推動的距離來比較動能的大小，也是轉換法；

(2)[4]根據控制變量法，要驗證物體的重力勢能與物體的質量有關，應控制物體的高度相同，改變物體質量的大小，故小明要完成探究，需要找數個質量不同的物體進行實驗；故①④⑤三組數據符合，所以應利用①④⑤三組數據分析得出結論；

(3)[5]比較表中①②③的實驗數據，可以發現，高度相同，③中桌腿進入沙子的深度更深，所以，③中的物體具有重力勢能大，即可以得出的初步結論是：質量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。