Question

9．（1）在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时，小雨提出了如下猜想：

猜想一：物体的重力势能可能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能可能与物体所在的高度有关．
为此他设计了如图1所示的实验装置．将两端开口、长约1m、粗细均匀的圆柱形玻璃管竖直固定在铁架台上将粗细适宜的圆柱形泡沫塑料块置于玻璃管内O点处（塑料块与玻璃管内壁有适量的摩擦）；其他器材还有：刻度尺、一组系有细线的质量不等的钩码、用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒．
请你帮助小雨回答下列问题：探究“猜想一”时，应使用质量不同（选填“相同”或“不同”）的钩码从相同（选填“相同”或“不同”）的高度在玻璃管内由静止下落，去冲击O点的泡沫塑料块，然后用刻度尺分别测量每次泡沫塑料块下移的距离；从而比较出重力势能的大小．
（2）小明利用如图2所示装置进行“探究动能大小的影响因素”实验．用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s．改变角度θ的大小，重复实验．
利用如图2所示两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是便于控制小球的撞击方向；本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系；利用图2实验装置，同时还可以探究的问题是重力势能大小与高度的关系．

Answer 1

分析 （1）由于物体的重力势能与两个因素有关，因此在探究时，要用到控制变量法．在探究物体的重力势能与质量的关系时，要利用控制变量法的思路去控制物体的质量不同，让其他因素都相同去设计实验．
（2）根据三角形的稳定性进行分析；分析实验中不变的量和改变的量，得出探究的因素；通过改变小球下落的高度，可以改变小球的重力势能，通过小球做功的多少来反映重力势能的大小，从而得出结论．

解答 解：（1）要探究物体的重力势能与质量的关系，根据控制变量法可知，就要控制钩码的高度不变，改变钩码的质量；钩码由静止下落，去冲击O点的泡沫塑料块，通过测量泡沫塑料块下移的距离来反映钩码重力势能的多少．
（2）若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，便于碰准木块；
实验中小球质量一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系；
细绳与竖直方向成的θ角不同，则小球下落的高度不同，通过对木块做功的多少，可以判断小球重力势能的大小，所以该实验可以探究重力势能与高度的关系．
故答案为：（1）不同；相同； 每次泡沫塑料块下移的距离；
（2）便于控制小球的撞击方向；速度；重力势能大小与高度的关系．

点评 此题是探究动能大小的影响因素实验，注意控制变量法的应用，在分析时，要分析控制的量和改变的量，同时也考查了学生对各实验的掌握．