Question

7．小明想探究“重力勢能與哪些因素有關”，他做出以下猜想：
A．物體重力勢能的大小可能與物體被舉起的高度有關．
B．物體重力勢能的大小可能與物體的質量有關．
老師給小明提供了質量不同的兩個小鋼球和裝滿松軟細沙子的木箱，小明按如圖所示情景進行實驗：每次都將木箱中的細沙抹平，再讓小鋼球從距地面H高處由靜止釋放，小鋼球砸進細沙并陷入其中，測出小鋼球在細沙中下陷的深度d和釋放前小鋼球的高度H，下表是他實驗過程的數據記錄：

實驗序號	小鋼球質量m/g	釋放前小鋼球高度H/cm	小鋼球在細沙中下陷的深度d/cm
1	50	60	1.6
2	50	80	1.8
3	50	100	2.4
4	100	100	4.1

（1）為了完成實驗，小明還需要用到的實驗器材是刻度尺．
（2）分析表中1、2兩次實驗（填實驗序號），可以幫助小明驗證猜想A．
（3）分析表中2、3兩次實驗，小明可以得到的結論是：質量一定時，物體被舉的高度越高，物體的重力勢能越大．
（4）實驗中小鋼球的重力勢能無法直接觀察，小明是根據小鋼球在細沙中凹陷程度來間接判斷出小鋼球重力勢能的大小，這種探究方法稱為轉換法．下列四個研究實例中，也用到了該探究方法的是B．
A．認識電流時，用水流進行類比．
B．根據磁場對磁體有力的作用來認識磁場．
C．在學習蒸發(fā)和沸騰時，通過比較得出蒸發(fā)和沸騰的異同點．
D．牛頓第一定律是在實驗的基礎上經分析推理得出的．
（5）交流評估時，小麗認為小明在做實驗3與實驗4的對比中，小鋼球的大小會對實驗結果造成影響，為了消除這個影響，請你提出一個解決的辦法：用兩個大小一樣但質量不同的小球來做實驗．

Answer 1

分析 （1）要知道釋放前小鋼球高度必須用刻度尺測量．
（2）質量一定時，物體被舉的高度越高，物體的重力勢能越大．
（3）要驗證物體重力勢能的大小與物體被舉高的高度是否有關，應采用控制變量法，讓小球的質量相同，只改變小球釋放的高度．
（4）實驗中小鋼球的重力勢能無法直接觀察，小華是根據小鋼球在細沙中凹陷的程度來間接判斷出小鋼球重力勢能的大小，這種探究方法稱為轉換法．要知道哪種方法是否是轉換法，就要分別知道它們分別是什么研究方法．
（5）為了消除物體體積大小對于實驗結果的影響，應該選擇大小相同質量不同的物體進行試驗．

解答 解：（1）為了完成實驗，小華還需要用到的實驗器材是刻度尺；
（2）要驗證物體重力勢能的大小與物體被舉高的高度是否有關，應采用控制變量法，讓小球的質量相同，只改變小球釋放的高度，應選擇的實驗序號是1、2；
（3）分析表中2、3兩次實驗，以得到的結論是：質量一定時，物體被舉的高度越高，物體的重力勢能越大；
（4）實驗中小鋼球的重力勢能無法直接觀察，小華是根據小鋼球在細沙中凹陷的程度來間接判斷出小鋼球重力勢能的大小，這種探究方法稱為轉換法．下列四個研究實例中分別用到的方法：
A．認識電流時，用水流進行類比，這是一種類比法；
B．磁場看不見，摸不著，為了便于研究，根據磁場對磁體有力的作用來認識磁場，這是一種轉化法；
C．在學習蒸發(fā)和沸騰時，通過比較得出蒸發(fā)和沸騰的異同點，用到的是比較法；
D．牛頓第一定律是在實驗的基礎上經分析推理而得出的，用到的是實驗加推理的方法；
故四個研究實例中，也用到了該探究方法的是B．
（5）為了消除小球大小對實驗的影響，可以選取大小一樣，但質量不同的小球進行實驗．
故答案為：
（1）刻度尺； 
（2）1、2；
（3）質量； 大；
（4）凹陷的程度；B；
（5）用兩個大小一樣但質量不同的小球來做實驗．

點評 此題中我們必須要熟知重力勢能的大小與物體的質量和被舉高的高度有關．轉換法是物理實驗中常用的方法之一，是一種將不易觀察和測量的量，轉換成容易觀察和測量的量，來進行研究的方法．