Question

18．如圖所示，是某小組同學(xué)在研究“重力做功與哪些因素有關(guān)“時(shí)所做的實(shí)驗(yàn)，小華同學(xué)將A、B、C、D四個(gè)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(xì)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(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)是通過(guò)觀(guān)察比較沙面凹陷程度來(lái)反映重力做功大小的，其中由（a）圖可知：物體的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力做功越多；由（b）圖可知：物體的質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，重力做功越多．小紅同學(xué)認(rèn)為該裝置也可以用來(lái)研究“重力勢(shì)能與哪些因素有關(guān)”，于是小紅同學(xué)做了和小華一樣的實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察到的現(xiàn)象如圖所示，其中由（a）圖可知：物體的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，具有重力勢(shì)能越大；由（b）圖可知：物體的質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，具有重力勢(shì)能越大．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)采用轉(zhuǎn)換法，通過(guò)觀(guān)察鋼球陷入沙中的深淺來(lái)判斷鋼球做功的多少和鋼球重力勢(shì)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(guò)的距離有關(guān)；在研究重力做功和其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要采用控制變量法控制另外一個(gè)因素不變，據(jù)此進(jìn)行分析；
（3）影響重力勢(shì)能大小的因素是質(zhì)量和被舉高度，在探究重力勢(shì)能和其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要采用控制變量法控制另外一個(gè)因素不變，據(jù)此進(jìn)行分析．

解答 解：
（1）重力做功的大小無(wú)法直接觀(guān)察到，所以采用轉(zhuǎn)換法，通過(guò)觀(guān)察鋼球陷入沙中的深淺來(lái)判斷重力做功的大��；當(dāng)鋼球所砸的坑越深，鋼球的重力做功越多；
（2）由實(shí)驗(yàn)可知，圖a中鋼球的質(zhì)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(shì)能做功的大小與質(zhì)量的關(guān)系為：物體的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力做功越多；
圖b中鋼球的質(zhì)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(jié)論為：物體的質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，重力做功越多．
（3）由實(shí)驗(yàn)可知，圖a中鋼球的質(zhì)量不相同，但高度相同，所以重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系為：物體的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，具有重力勢(shì)能越大；
圖b中鋼球的質(zhì)量相同，但是從不同高度落下，所以得到的結(jié)論為：物體的質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，具有重力勢(shì)能越大．
故答案為：凹陷程度；物體的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力做功越多；物體的質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，重力做功越多；物體的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，具有重力勢(shì)能越大；物體的質(zhì)量相同時(shí)，高度越大，具有重力勢(shì)能越大．

點(diǎn)評(píng) 該題考查了探究重力做功以及勢(shì)能與物體高度、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，考查了轉(zhuǎn)換法和控制變量法在該實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．