Question

（2010?威海）在探究重力勢能與什么因素有關(guān)時，同學(xué)們經(jīng)過討論，提出如下猜想：重力勢能的大小可能跟物體的質(zhì)量有關(guān)；也可能跟物體的高度有關(guān)．下面是小明和小聰關(guān)于這個問題討論后的實驗設(shè)計．
設(shè)計一：讓質(zhì)量為m的物體從不同高度落向插入沙坑中的木樁．
設(shè)計二：讓質(zhì)量為m和2m的兩個大小不同的物體從同一高度落向插入沙坑中的木樁．
實驗發(fā)現(xiàn)B比A插入得深，D比C插入得深，如圖所示．請解答下列問題：

（1）要探究重力勢能與高度的關(guān)系應(yīng)選用

設(shè)計一（甲圖）

．
（2）根據(jù)設(shè)計二及實驗結(jié)果的圖示，可得出的結(jié)論是

在物體的高度一定時，質(zhì)量越大，物體的重力勢能也越大

．
（3）拓展：游樂場的過山車為什么不需要引擎來推動就能“翻山越嶺”呢？原來過山車在開始運行時，是靠一個機械裝置推上最高點的，但在第一次下行后，從這時起帶動它沿軌道行駛的唯一“發(fā)動機”就是重力勢能．在生產(chǎn)與生活中，利用了類似“發(fā)動機”的有

騎自行車下坡時滑行

（舉一例）．

Answer 1

分析：（1）影響物體重力勢能大小的因素有多個，要探究重力勢與高度的關(guān)系，應(yīng)保證物體的質(zhì)量相同．
（2）由乙圖可知，兩個質(zhì)量不同的物體從同一高度下落，通過觀察木樁陷入沙中的深度可知重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系．
（3）分析題中例子可知，在生活中利用重力勢的現(xiàn)象很多，如騎自行車下坡時滑行等．

解答：解：（1）設(shè)計一是讓質(zhì)量相同的物體從不同高度落向插入沙坑中的木樁，通過木樁陷入沙中的深度來反映重力勢能的大小，也就是探究重力勢與高度的關(guān)系．
（2）分析乙圖中C、D可知，在物體的高度一定時，質(zhì)量越大，物體的重力勢能也越大．
（3）結(jié)合生活實際，可以舉例，如：騎自行車下坡時滑行；飛行員跳傘后打開降落傘之前下落等．
故答案是：（1）設(shè)計一（甲圖）； 
（2）在物體的高度一定時，質(zhì)量越大，物體的重力勢能也越大；
（3）騎自行車下坡時滑行；飛行員跳傘后打開降落傘之前下落等（其他合理答案也可）．

點評：在該實驗探究中，是采用轉(zhuǎn)換法和控制變量法來研究重力勢與質(zhì)量及高度的關(guān)系，解題的關(guān)鍵是要清楚研究一個影響因素時，必須保證其它的影響因素相同．