Question

17．在探究“物體的重力勢能與什么因素有關”時，小強提出了如下猜想：
猜想一：物體的重力勢能可能與物體的質量有關；
猜想二：物體的重力勢能可能與物體所在的高度有關．
為此他設計了如圖甲所示的實驗裝置．將兩端開口、長約1m、粗細均勻的圓柱形玻璃管豎直固定在鐵架臺上，將粗細適宜的圓柱形泡沫塑料塊置于玻璃管內O點處（塑料塊與玻璃管內壁有適量的摩擦）；其他器材還有：刻度尺、一組系有細線的質量不等的鉤碼，用于調整泡沫塑料塊回到O點位置的木棒．（如圖乙所示）
（1）探究“猜想一”時，應使用質量不同（選填“相同”或“不同”）的鉤碼從相同（選填“相同”或“不同”）的高度在玻璃管內由靜止下落，去沖擊O點的泡沫塑料塊，然后用刻度尺分別測量泡沫塑料塊下移的距離；從而比較出重力勢能的大�。�
（2）像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫轉換法；這種方法在物理學研究中經常用到，請舉一例在研究電磁鐵磁性時，通過吸引大頭針數目的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱．
（3）請設計探究“猜想二”的記錄實驗數據的表格．

Answer 1

分析 （1）由于物體的重力勢能與兩個因素有關，因此在探究時，要用到控制變量法．在探究物體的重力勢能與質量的關系時，要利用控制變量法的思路去控制物體的質量不同，讓其他因素都相同去設計實驗．
（2）應用轉化法學習的有：在探究“壓力作用效果”實驗中，將壓力的作用效果通過海綿的凹陷程度來反映；研究聲音是由振動產生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動；在研究電磁鐵磁性時，通過吸引大頭針數目的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱等等；
（3）設計表格，首先要明確表格中應該記錄哪些物理量，做幾次試驗，從而可以確定該表格有幾行幾列．在此實驗中，通過泡沫下落的高度來比較物體的重力勢能的多少，因此要記錄的物理量就要包括泡沫下移的距離；由于要探究物體的重力勢能與高度得關系，要讓物體的高度變化而質量不變，因此表格中還要記錄物體下落的高度和物體的質量．

解答 解：（1）要探究物體的重力勢能與質量的關系，根據控制變量法的思路，就要控制鉤碼的高度不變，鉤碼的質量變化．通過泡沫塑料塊下移的距離來反映鉤碼重力勢能的多少．
（2）我們學過的應用轉換法的例子有：研究聲音是由振動產生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動；在研究電磁鐵磁性時，通過吸引大頭針數目的多少來判斷電磁鐵磁性的強弱等等；
（3）由于實驗是在物體質量一定時，研究物體的重力勢能與高度的關系，所以要使物體的質量一定，改變物體的高度，通過泡沫塑料塊下移的距離來反映物體重力勢能的多少．因此表格中包含的欄目有：物體的質量、物體的高度、泡沫塑料塊下移的距離．由于是通過多次實驗來比較物體的重力勢能的大小的，所以表格中要包括實驗次數．故設計表格如下表：

實驗次數	鉤碼的質量（g）	鉤碼下落的高度 （cm）	泡沫塑料塊下移的距離（cm）
1
2
3

故答案為：（1）不同；相同；泡沫塑料塊下移的距離；（2）；（3）如上表．

點評 實驗表格的設計，首先要明確實驗中包含哪些物理量，每一個物理量占據一列．從而決定了該表格包括幾列．還要明確實驗做了幾次，每一次實驗占據一行，從而確定了該表格有幾行．由此即可畫出實驗表格．