Question

18．如图所示，学习小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了设计了以下实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲图所示，取三个铁块（m_A＜m_B=m_C），从空中不同的高度（h_A=h_B＞h_C）由静止释放后撞击木桩，木桩陷入沙坑，如乙图所示．
（1）通过观察木桩陷入沙的深度判断物体的重力势能的大小．可以判断出甲图中物体B（选填“A”“B”“C”）的重力势能最大，因为它对木桩的做功本领最强．
（2）比较A、B情况，说明物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大．
（3）比较B、C情况，说明物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大．
（4）本实验所采用的科学研究方法是转换法和控制变量法．

Answer 1

分析 （1）本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；
（2）比较A、B找出相同因素和不同因素，根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小，结合控制变量法的思想写出实验结论；
（3）比较B、C找出相同因素和不同因素，根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小，结合控制变量法的思想写出实验结论；
（4）本实验中主要采用的科学研究方法：转换法和控制变量法．

解答 解：
（1）铁块的重力势能转化为木桩的动能，铁块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙坑越深；
通过乙图中B铁块把木桩砸入沙坑中的深度最大可知，甲图中物体B的重力势能最大，因为它对木桩的做功本领最强；
（2）比较A、B，铁块所处的高度相同，B铁块质量大，木桩陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大；
（3）比较B、C，铁块质量相同，B铁块所处的高度大，木桩陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，运用了转换法；
在探究影响物体的重力势能的大小的因素时，运用了控制变量法，所以本实验中主要采用的科学研究方法：转换法和控制变量法．
故答案为：（1）木桩陷入沙的深度；B；做功；
（2）物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大；
（3）物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）转换法和控制变量法．

点评 该题考查了探究重力势能与质量和高度的关系的实验，考查了转换法和控制变量法在该实验中的应用．