Question

7．小明想探究“重力势能与哪些因素有关”，他做出以下猜想：
A．物体重力势能的大小可能与物体被举起的高度有关．
B．物体重力势能的大小可能与物体的质量有关．
老师给小明提供了质量不同的两个小钢球和装满松软细沙子的木箱，小明按如图所示情景进行实验：每次都将木箱中的细沙抹平，再让小钢球从距地面H高处由静止释放，小钢球砸进细沙并陷入其中，测出小钢球在细沙中下陷的深度d和释放前小钢球的高度H，下表是他实验过程的数据记录：

实验序号	小钢球质量m/g	释放前小钢球高度H/cm	小钢球在细沙中下陷的深度d/cm
1	50	60	1.6
2	50	80	1.8
3	50	100	2.4
4	100	100	4.1

（1）为了完成实验，小明还需要用到的实验器材是刻度尺．
（2）分析表中1、2两次实验（填实验序号），可以帮助小明验证猜想A．
（3）分析表中2、3两次实验，小明可以得到的结论是：质量一定时，物体被举的高度越高，物体的重力势能越大．
（4）实验中小钢球的重力势能无法直接观察，小明是根据小钢球在细沙中凹陷程度来间接判断出小钢球重力势能的大小，这种探究方法称为转换法．下列四个研究实例中，也用到了该探究方法的是B．
A．认识电流时，用水流进行类比．
B．根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场．
C．在学习蒸发和沸腾时，通过比较得出蒸发和沸腾的异同点．
D．牛顿第一定律是在实验的基础上经分析推理得出的．
（5）交流评估时，小丽认为小明在做实验3与实验4的对比中，小钢球的大小会对实验结果造成影响，为了消除这个影响，请你提出一个解决的办法：用两个大小一样但质量不同的小球来做实验．

Answer 1

分析 （1）要知道释放前小钢球高度必须用刻度尺测量．
（2）质量一定时，物体被举的高度越高，物体的重力势能越大．
（3）要验证物体重力势能的大小与物体被举高的高度是否有关，应采用控制变量法，让小球的质量相同，只改变小球释放的高度．
（4）实验中小钢球的重力势能无法直接观察，小华是根据小钢球在细沙中凹陷的程度来间接判断出小钢球重力势能的大小，这种探究方法称为转换法．要知道哪种方法是否是转换法，就要分别知道它们分别是什么研究方法．
（5）为了消除物体体积大小对于实验结果的影响，应该选择大小相同质量不同的物体进行试验．

解答 解：（1）为了完成实验，小华还需要用到的实验器材是刻度尺；
（2）要验证物体重力势能的大小与物体被举高的高度是否有关，应采用控制变量法，让小球的质量相同，只改变小球释放的高度，应选择的实验序号是1、2；
（3）分析表中2、3两次实验，以得到的结论是：质量一定时，物体被举的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）实验中小钢球的重力势能无法直接观察，小华是根据小钢球在细沙中凹陷的程度来间接判断出小钢球重力势能的大小，这种探究方法称为转换法．下列四个研究实例中分别用到的方法：
A．认识电流时，用水流进行类比，这是一种类比法；
B．磁场看不见，摸不着，为了便于研究，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场，这是一种转化法；
C．在学习蒸发和沸腾时，通过比较得出蒸发和沸腾的异同点，用到的是比较法；
D．牛顿第一定律是在实验的基础上经分析推理而得出的，用到的是实验加推理的方法；
故四个研究实例中，也用到了该探究方法的是B．
（5）为了消除小球大小对实验的影响，可以选取大小一样，但质量不同的小球进行实验．
故答案为：
（1）刻度尺； 
（2）1、2；
（3）质量； 大；
（4）凹陷的程度；B；
（5）用两个大小一样但质量不同的小球来做实验．

点评 此题中我们必须要熟知重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关．转换法是物理实验中常用的方法之一，是一种将不易观察和测量的量，转换成容易观察和测量的量，来进行研究的方法．