Question

4．小明在探究影響物體重力勢能大小的因素的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的措施：把三根相同的鐵釘打入沙中，從空中釋放鋼球來撞擊鐵釘，看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示．
①通過觀察鐵釘陷進(jìn)沙坑的深度來比較各鋼球重力勢能的大小．
②若A、B兩鋼球質(zhì)量不相等，兩鋼球下落的高度為h_A=h_B，則從觀察到的現(xiàn)象可知，A、B鋼球重力勢能較大的是a球．
③若B、C兩鋼球質(zhì)量相等，兩鋼球下落的高度為h_B＜h_C，則B、C鋼球重力勢能較大的是c球．
④實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：物體重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、物體的高度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）本題是把鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化成鐵釘陷進(jìn)沙坑的深度來比較各鋼球重力勢能的大小的，這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法；
（2）重力勢能的大小與物體的質(zhì)量，物體被舉起的高度有關(guān)，當(dāng)高度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，物體被舉得越高，重力勢能越大，結(jié)合圖象進(jìn)行分析判斷．

解答 解：
①鋼球在下落過程中，鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化為鋼球的動(dòng)能，對鐵釘做功，鋼球的重力勢能就越大，對鐵釘做的功越多，鐵釘陷入沙坑越深；
②若A、B兩鋼球質(zhì)量不相等，兩鋼球下落的高度為h_A=h_B，由圖可知a鐵釘打進(jìn)沙坑里的深度大于b鐵釘打進(jìn)沙坑里的深度，說明A鋼球重力勢能較大；
③若B、C兩鋼球質(zhì)量相等，兩鋼球下落的高度為h_B＜h_C，由圖可知c鐵釘打進(jìn)沙坑里的深度大于b鐵釘打進(jìn)沙坑里的深度，說明c鋼球重力勢能較大；
④實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：物體重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體的高度有關(guān)；
故答案為：①陷進(jìn)沙坑的深度；②a；③c；④物體的質(zhì)量；物體的高度．

點(diǎn)評 解決此類問題時(shí)，通常是利用轉(zhuǎn)換法和控制變量法來探究物體的重力勢能的大小與質(zhì)量和高度的關(guān)系．