Question

14．探究物体的重力势能 小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示实验．
（1）本实验中研究的是重物（小 方桌/沙面/重物）的重力势能．
（2）要探究重力势能大小与高度的 关系应选择图1和2进行分析 比较．
（3）进行完第一组实验后，应让小 方桌恢复原来的位置（保持位置不动/恢复原来的位置），再进行下一组实验．
（4）比较图 2 和图 3 的实验现象，可探究的问题是高度相同时，物体重力势能与质量的关系．

Answer 1

分析 （1）该实验采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断重物重力势能的大小；
（2）当探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等；
（3）在探究重力势能大小与质量的关系时，应控制高度相同；
（4）图2和图3中物体的质量不同，但高度相同，所以探究的问题是重力势能大小与质量的关系．

解答 解：
（1）重力势能的大小无法直接观察到，所以采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断重物的重力势能的大小；
（2）如果探究重力势能与高度的关系，必须保证物体的质量相等，而图1和图2使用的是同一物体，从不同高度落下，通过探究可得质量相等时，物体越高，重力势能越大；
（3）在探究重力势能大小与质量的关系时，应控制高度相同，所以进行完第一组实验后，应让小方桌恢复原来的位置，再进行下一组实验．
（4）由图可知，图乙和图丙中物体不同，即质量不同，但是从同一高度落下，所以探究的问题是高度相同时，重力势能的大小与质量的关系．
故答案为：
（1）重物；（2）1和2；（3）恢复原来的位置；（4）高度相同时，物体重力势能与质量的关系．

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．