Question

24、小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图所示
（1）小明通过观察什么来判断重力势能的大小？
（2）分析比较甲、乙两图中的实验现象，得出的结论是什么？
（3）图乙和图丙探究的问题是什么？

Answer 1

分析：（1）实验的过程是将砝码从高处落下，砸在放入盛有细沙的盒子中的小桌上，通过砝码对小桌做功的多少来反映砝码的重力势能的多少的．
（2）把握图中甲、乙两次实验的异同点：钩码的大小相同，下落的起始高度不同，小桌陷入沙子的深度不同．由此得出结论．
（3）认真审题，把握两次实验中的异同点，结合控制变量法的思路，即可得到研究的问题．

解答：解：（1）在实验中，砝码砸在桌子上，对桌子做功，砝码对桌子做的功越多，砝码的重力势能就越大．砝码对桌子做功的多少可以通过桌子陷入沙子的深度体现出来．
（2）在甲、乙两个实验中，砝码的大小相同，体现了砝码的质量相同；砝码的起始高度不同，根据控制变量法的思路，可以确定该实验探究的是物体的重力势能与高度的关系．
由于图中显示的小桌陷入的沙子的深度不同，且起始高度高的乙图，小桌陷入的深度深，即砝码具有的重力势能大．由此可得结论：质量相同，高度越高，物体的重力势能越大．
（3）通过乙、丙两图反映出来的信息：起始高度相同；砝码的质量不同．根据控制变量法的思路即可确定该实验要探究的是物体的重力势能与质量的关系．
故答案为：（1）观察桌子陷入沙子的深度；（2）质量相同，高度越高，物体的重力势能越大；（3）物体重力势能的大小与物体质量的关系．

点评：在利用控制变量法进行实验时，得出的实验结论中，不仅要指出实验中的不同点，更要指出实验中的相同因素．如（2）中的质量相同这个条件就不能省略．