Question

17．在探究“物體的重力勢能與什么因素有關(guān)”時，小強提出了如下猜想：
猜想一：物體的重力勢能可能與物體的質(zhì)量有關(guān)；
猜想二：物體的重力勢能可能與物體所在的高度有關(guān)．
為此他設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置．將兩端開口、長約1m、粗細均勻的圓柱形玻璃管豎直固定在鐵架臺上，將粗細適宜的圓柱形泡沫塑料塊置于玻璃管內(nèi)O點處（塑料塊與玻璃管內(nèi)壁有適量的摩擦）；其他器材還有：刻度尺、一組系有細線的質(zhì)量不等的鉤碼，用于調(diào)整泡沫塑料塊回到O點位置的木棒．（如圖乙所示）
（1）探究“猜想一”時，應(yīng)使用質(zhì)量不同（選填“相同”或“不同”）的鉤碼從相同（選填“相同”或“不同”）的高度在玻璃管內(nèi)由靜止下落，去沖擊O點的泡沫塑料塊，然后用刻度尺分別測量泡沫塑料塊下移的距離；從而比較出重力勢能的大�。�
（2）像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫轉(zhuǎn)換法；這種方法在物理學研究中經(jīng)常用到，請舉一例在研究電磁鐵磁性時，通過吸引大頭針數(shù)目的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱．
（3）請設(shè)計探究“猜想二”的記錄實驗數(shù)據(jù)的表格．

Answer 1

分析 （1）由于物體的重力勢能與兩個因素有關(guān)，因此在探究時，要用到控制變量法．在探究物體的重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系時，要利用控制變量法的思路去控制物體的質(zhì)量不同，讓其他因素都相同去設(shè)計實驗．
（2）應(yīng)用轉(zhuǎn)化法學習的有：在探究“壓力作用效果”實驗中，將壓力的作用效果通過海綿的凹陷程度來反映；研究聲音是由振動產(chǎn)生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動；在研究電磁鐵磁性時，通過吸引大頭針數(shù)目的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱等等；
（3）設(shè)計表格，首先要明確表格中應(yīng)該記錄哪些物理量，做幾次試驗，從而可以確定該表格有幾行幾列．在此實驗中，通過泡沫下落的高度來比較物體的重力勢能的多少，因此要記錄的物理量就要包括泡沫下移的距離；由于要探究物體的重力勢能與高度得關(guān)系，要讓物體的高度變化而質(zhì)量不變，因此表格中還要記錄物體下落的高度和物體的質(zhì)量．

解答 解：（1）要探究物體的重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系，根據(jù)控制變量法的思路，就要控制鉤碼的高度不變，鉤碼的質(zhì)量變化．通過泡沫塑料塊下移的距離來反映鉤碼重力勢能的多少．
（2）我們學過的應(yīng)用轉(zhuǎn)換法的例子有：研究聲音是由振動產(chǎn)生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動；在研究電磁鐵磁性時，通過吸引大頭針數(shù)目的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱等等；
（3）由于實驗是在物體質(zhì)量一定時，研究物體的重力勢能與高度的關(guān)系，所以要使物體的質(zhì)量一定，改變物體的高度，通過泡沫塑料塊下移的距離來反映物體重力勢能的多少．因此表格中包含的欄目有：物體的質(zhì)量、物體的高度、泡沫塑料塊下移的距離．由于是通過多次實驗來比較物體的重力勢能的大小的，所以表格中要包括實驗次數(shù)．故設(shè)計表格如下表：

實驗次數(shù)	鉤碼的質(zhì)量（g）	鉤碼下落的高度 （cm）	泡沫塑料塊下移的距離（cm）
1
2
3

故答案為：（1）不同；相同；泡沫塑料塊下移的距離；（2）；（3）如上表．

點評 實驗表格的設(shè)計，首先要明確實驗中包含哪些物理量，每一個物理量占據(jù)一列．從而決定了該表格包括幾列．還要明確實驗做了幾次，每一次實驗占據(jù)一行，從而確定了該表格有幾行．由此即可畫出實驗表格．