Question

1．某同學利用圖式裝置研究重力勢能與那些因素有關(guān)，他讓靜止的重錘從高處落下打擊插在泡沫塑料塊上的鐵釘．
（1）為判斷重錘重力勢能的大小，需要觀察的現(xiàn)象是釘子進入泡沫塑料的深淺．
（2）為研究重力勢能的大小是否與物體所處的高度有關(guān)，實驗中保持重錘的質(zhì)量相同，高度不同．
（3）為研究重力勢能的大小是否與物體的質(zhì)量有關(guān)，實驗中保持重錘的高度相同，質(zhì)量不同．
（4）為了進一步定量研究重力勢能與這些因素之間的關(guān)系，他們用m表示重錘的質(zhì)量，H表示重錘升起的高度，h表示鐵釘進入泡沫塑料的深度，并將實驗數(shù)據(jù)詳細記錄在下面的表格中．

實驗序號	重錘質(zhì)量 m/kg	重錘升起 高度H/m	鐵釘進入泡沫塑料 深度h/m
1	0.1	0.6	0.024
2	0.1	0.9	0.030
3	0.2	0.3	0.024
4	0.2	0.6	0.035
5	0.3	0.3	0.030
6	0.3	0.4	0.035

a）分析比較實驗序號1與2（或3與4或5與6）的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可得出的初步結(jié)論是：質(zhì)量一定時，物體的高度越高，重力勢能越大
b）分析比較實驗序號1與4（或3與5）的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可得出的初步結(jié)論是：在高度相同的情況下，物體的質(zhì)量越大，具有的重力勢能就越大．
c）進一步分析比較表中的數(shù)據(jù)，可得：物體的重力勢能大小與質(zhì)量和高度有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，被舉高度越大，重力勢能越大．

Answer 1

分析 （1）釘子進入沙堆的深淺，體現(xiàn)了物體對其做功的多少；釘子進入沙堆越深反映重錘了具有的重力勢能越大，這用到了轉(zhuǎn)換法；
（2）利用控制變量法，要驗證重力勢能的大小與高度有關(guān)，需控制質(zhì)量其他的因素相同，只有高度不同；
（3）利用控制變量法，要驗證重力勢能的大小與質(zhì)量有關(guān)，需控制質(zhì)量其他的因素相同，只有質(zhì)量不同；
（4）利用控制變量法，比較數(shù)據(jù)中相同因素和不同因素，總結(jié)出結(jié)論．

解答 解：（1）通過實驗可以知道，他是通過比較釘子進入泡沫塑料的深淺來比較重力勢能的大小的．釘子進入泡沫塑料越深說明物體小方桌做的功越多，它原來具有的重力勢能越大；
（2）運用控制變量法，研究重力勢能的大小與物體所處的高度關(guān)系時，要保持重錘的質(zhì)量相同，高度不同；
（3）運用控制變量法，研究重力勢能的大小與物體的質(zhì)量關(guān)系時，要保持重錘的高度相同，質(zhì)量不同；
（4）a、比較實驗序號1與2（或3與4或5與6）的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象可知，重錘的質(zhì)量一定，重錘所處的高度越高，釘子進入沙堆越深，故可以得出結(jié)論：物體的質(zhì)量一定時，物體的高度越高，重力勢能越大；
b、比較實驗序號1與4（或3與5）的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象可知，重錘所處的高度一定，重錘的質(zhì)量越大，釘子進入沙堆越深，故可以得出結(jié)論：物體的高度一定時，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；
c、進一步分析比較表中的數(shù)據(jù)，可得：物體的重力勢能大小與質(zhì)量和高度有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，被舉高度越大，重力勢能越大．
物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；高度越高，重力勢能越大．
故答案為：（1）釘子進入泡沫塑料的深淺；（2）質(zhì)量；高度；（3）高度；質(zhì)量；（4）1與4（或3與5）；物體的重力勢能大小與質(zhì)量和高度有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，被舉高度越大，重力勢能越大．

點評 該題考查了探究重力勢能與質(zhì)量和高度的關(guān)系的實驗，注意轉(zhuǎn)換法和控制變量法在該實驗中的應用．