Question

19．在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时，某同学提出了如下猜想：
猜想一：…．
猜想二：物体的重力势能可能与物体所在的高度有关．
为此他设计了如图所示的实验装置．将两端开口、长约1米、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．
请你帮助他回答下列问题：
（1）探究“猜想一”时，使用不同质量的钩码从相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泡沫塑料块下移的距离，从而比较出重力势能的大小．根据实验操作，请你合理地表达出猜想一：探究物体的重力势能与质量有关．
（2）为了探究“猜想二”，他设计以下实验数据记录表．请你帮他完成表格中带“钩码下落的高度（cm）”的内容．

实验次数	钩码的质量（克）	钩码下落的高度 （cm）	泡沫塑料块下移的距离（厘米）
1
2
3

（3）实际操作时，他发现有几次泡沫塑料块并未发生移动，其原因可能是钩码的质量偏小或钩码下落的高度偏小．（至少写出2点）

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）设计表格，首先要明确表格中应该记录哪些物理量，做几次试验，从而可以确定该表格有几行几列．在此实验中，通过泡沫下落的高度来比较物体的重力势能的多少，因此要记录的物理量就要包括泡沫下移的距离；由于要探究物体的重力势能与高度得关系，要让物体的高度变化而质量不变，因此表格中还要记录物体下落的高度和物体的质量；
（3）实际操作时，他发现有几次泡沫塑料块并未发生移动，其原因可能是 钩码的质量偏小或钩码下落的高度偏小．

解答 解：（1）要探究物体的重力势能与质量的关系，根据控制变量法的思路，就要控制钩码的高度不变，钩码的质量变化．通过泡沫塑料块下移的距离来反映钩码重力势能的多少．
（2）由于实验是在物体质量一定时，研究物体的重力势能与高度的关系，所以要使物体的质量一定，改变物体的高度，通过泡沫塑料块下移的距离来反映物体重力势能的多少．因此表格中包含的栏目有：物体的质量、物体的高度、钩码下落的高度（cm）、泡沫塑料块下移的距离．表格中要包括钩码下落的高度（cm）；
（3）实际操作时，他发现有几次泡沫塑料块并未发生移动，其原因可能是钩码的质量偏小或钩码下落的高度偏小．
故答案为：（1）泡沫塑料块下移的距离；（2）钩码下落的高度（cm）；（3）钩码的质量偏小或钩码下落的高度偏小．

点评 实验表格的设计，首先要明确实验中包含哪些物理量，每一个物理量占据一列．从而决定了该表格包括几列．还要明确实验做了几次，每一次实验占据一行，从而确定了该表格有几行．由此即可画出实验表格．