Question

（2007?从化市一模）小明在学习势能知识时，对影响物体重力势能大小因素作出了如下猜想：
①可能与物体的质量大小有关；
②可能与物体所处的高度有关：
③可能与物体所处的地理位置有关．
（1）小明在验证猜想①是否正确时，他把橡皮泥平铺在水平面上，让3个质量不同的小球从同一高度自由下落，记录实验结果如表所示．

实验次数	小球质量/kg	凹陷程度
1	0.5	较浅
2	1.0	较深
3	1.5	很深

a．判断小球重力势能大小的依据是：

橡皮泥的凹陷程度

；
b．分析实验数据可得出的结论是：

高度相同时，物体的质量越大，重力势能就越大

．
（2）现提供大小相同的三个轻质空矿泉水瓶、细沙（足够多）、刻度尺、三个相同的大纸盒．使用上述器材，验证猜想②，请你写出实验步骤：
c．

取一空矿泉水瓶，在其中装入适量的细沙，然后在三个大纸盒中装一样多的细沙并把表面抹平

；
d．

让这一装沙的矿泉水瓶先后从三个不同高度落下，分别落入三个纸盒的细沙中，比较矿泉水瓶在纸盒细沙中所砸坑的深度

．

Answer 1

分析：（1）a、物体具有能量的多少可以通过其对外做功的多少来体现，根据这个思路可知，根据物体对橡皮泥做功的多少来反映其重力势能的多少．
b、橡皮泥凹陷的程度，体现了物体对其做功的多少．根据控制变量法的思想，可以得到物体重力势能的多少与质量的关系．
（2）要探究重力势能与高度的关系，应保持物体的质量不变，改变高度，所以可通过在矿泉水瓶中装满沙子，并从不同高度落下，通过陷入沙子中的程度来判断重力势能的大小．

解答：解：（1）a小球重力势能的多少是通过其对橡皮泥做功的多少来体现的．所以可以通过橡皮泥凹陷的程度，来体现小球对重力势能的多少．这是一种转换的思想．
b、根据表中的数据可知，在高度相同时，小球的质量越大，橡皮泥的凹陷程度越深，即小球具有的重力势能越大．由此可得结论：高度相同时，物体的质量越大，重力势能就越大．
（3）实验中通过在一矿泉水瓶内装入细沙来控制物体的质量，让其从不同高度落下对沙地做功，根据沙地的变化情况来判断重力势能的大小，实验中还需使沙地的平整度相同．
故答案为：（1）a、橡皮泥的凹陷程度；b、高度相同时，物体的质量越大，重力势能就越大；
（2）c．取一空矿泉水瓶，在其中装入适量的细沙，然后在三个大纸盒中装一样多的细沙并把表面抹平；
d．让这一装沙的矿泉水瓶先后从三个不同高度落下，分别落入三个纸盒的细沙中，比较矿泉水瓶在纸盒细沙中所砸坑的深度．

点评：研究物体重力势能的多少与哪些因素有关时，由于提到了多个猜想，因此要用到控制变量法，同时在判断重力势能大小时，用到了转换法的思想．