Question

18．如圖所示，是某小組同學在研究“重力做功與哪些因素有關“時所做的實驗，小華同學將A、B、C、D四個重力分別為2G、G、G、G的鋼球從不同高度釋放，都落在同樣的水平細沙面上，A比B使沙面凹陷的深一些，C比D使沙面凹陷的深一些，在實驗中，該同學是通過觀察比較沙面凹陷程度來反映重力做功大小的，其中由（a）圖可知：物體的高度相同時，質量越大，重力做功越多；由（b）圖可知：物體的質量相同時，高度越大，重力做功越多．小紅同學認為該裝置也可以用來研究“重力勢能與哪些因素有關”，于是小紅同學做了和小華一樣的實驗，觀察到的現象如圖所示，其中由（a）圖可知：物體的高度相同時，質量越大，具有重力勢能越大；由（b）圖可知：物體的質量相同時，高度越大，具有重力勢能越大．

Answer 1

分析 （1）該實驗采用轉換法，通過觀察鋼球陷入沙中的深淺來判斷鋼球做功的多少和鋼球重力勢能的大小的；
（2）物體做功的大小與力和物體在力的方向上通過的距離有關；在研究重力做功和其中一個因素的關系時，要采用控制變量法控制另外一個因素不變，據此進行分析；
（3）影響重力勢能大小的因素是質量和被舉高度，在探究重力勢能和其中一個因素的關系時，要采用控制變量法控制另外一個因素不變，據此進行分析．

解答 解：
（1）重力做功的大小無法直接觀察到，所以采用轉換法，通過觀察鋼球陷入沙中的深淺來判斷重力做功的大��；當鋼球所砸的坑越深，鋼球的重力做功越多；
（2）由實驗可知，圖a中鋼球的質量不相同，但高度相同，A比B使沙面凹陷的深一些，所以重力勢能做功的大小與質量的關系為：物體的高度相同時，質量越大，重力做功越多；
圖b中鋼球的質量相同，但是從不同高度落下，C比D使沙面凹陷的深一些，所以得到的結論為：物體的質量相同時，高度越大，重力做功越多．
（3）由實驗可知，圖a中鋼球的質量不相同，但高度相同，所以重力勢能大小與質量的關系為：物體的高度相同時，質量越大，具有重力勢能越大；
圖b中鋼球的質量相同，但是從不同高度落下，所以得到的結論為：物體的質量相同時，高度越大，具有重力勢能越大．
故答案為：凹陷程度；物體的高度相同時，質量越大，重力做功越多；物體的質量相同時，高度越大，重力做功越多；物體的高度相同時，質量越大，具有重力勢能越大；物體的質量相同時，高度越大，具有重力勢能越大．

點評 該題考查了探究重力做功以及勢能與物體高度、質量的關系的實驗，考查了轉換法和控制變量法在該實驗中的應用．