Question

小明知道物體重力勢能大小與物體的質量和所處的高度有關，在探究“物體重力勢能與物體所處的高度的關系”實驗中，所用的部分器材是：金屬小球、刻度尺、鐵架臺、口徑較大的塑料盒各一個．
（1）要完成該實驗，還需要什么器材？

 

．
（2）用什么信息來間接反映物體重力勢能的大小？

 

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（3）該實驗需要測三組數據，物體下落高度的預設有甲、乙、丙三種方案．
甲“10cm、15cm、20cm；乙：20cm、40cm、60cm；丙：40cm、50cm、60cm．
相對來說，哪個方案最好？

 

．理由是：

 

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（4）某實驗小組得到的探究結論是：物體所處的高度越高，重力勢能越大，請你對這個結論進行評估．

 

．

Answer 1

分析：（1）用所砸沙坑的深淺反映重力勢能的大小．需要反映重力勢能的器材．
（2）用所砸沙坑的深淺反映重力勢能的大小．所砸沙坑越深，重力勢能越大．
（3）在探究重力勢能和下落高度的關系時，要改變高度，為了體現高度的變化最好是高度的變化大，且成倍數的改變．
（4）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．

解答：解：（1）因為需要反映重力勢能的大小裝置，根據物體所砸沙坑的深淺來反映重力勢能，所以需要的器材：細沙（足夠多）．
（2）因為物體下落砸沙坑時，砸的沙坑越深，重力勢能越大，所以用所砸沙坑的深淺反映重力勢能的大小．
（3）在探究重力勢能和下落高度的關系時，根據控制變量法，要控制物體的質量不變，改變物體所處的高度，但為了體現高度的變化最好是高度的變化大，且成倍數的改變；故相對來說，乙方案最好．
（4）因為影響重力勢能大小的因素是質量和被舉高度，根據控制變量法在得出的結論時必須先強調條件，所以某實驗小組得到的探究結論不夠完整，應先說明這個結論成立的條件，即：在物體的重力相同的條件下，物體所處的高度越高，重力勢能越大．
故答案為：（1）細沙（足夠多）；（2）用所砸沙坑的深淺反映重力勢能的大小；（3）乙方案的數據高度的變化大，且成倍數的改變高度；（4）應說明這個結論成立的條件．

點評：本題是考查使用控制變量法進行實驗的能力，控制變量法是初中物理接觸到的最多的探究方法，也是中考的重點．