Question

13．小剛在上體育課休息的時(shí)間跟同伴研究：舉起來(lái)的鉛球重力勢(shì)能的大小通過(guò)什么現(xiàn)象看出來(lái)呢？于是幾個(gè)同伴拿著兩種規(guī)格的四個(gè)半徑相同的金屬球（M_甲=M_乙＞M_丙=M_丁）在沙池做實(shí)驗(yàn)（如圖），并得出了正確的答案，請(qǐng)你觀察甲乙丙丁四個(gè)同伴的實(shí)驗(yàn)
   （1）甲乙兩球自由下落，結(jié)果乙砸在沙池的坑較深，說(shuō)明重力勢(shì)能的大小與鉛球的高度有關(guān)．
（2）四個(gè)實(shí)驗(yàn)中能清楚證明重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量有關(guān)的實(shí)驗(yàn)是甲和丙．
（3）在不改變球的規(guī)格的情況下若使乙丁的重力勢(shì)能的大小相同，請(qǐng)你大致說(shuō)出他們的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該如何做將質(zhì)量小的物體高一些，把質(zhì)量大的物體舉的低一些，實(shí)驗(yàn)時(shí)，直到乙，丁砸出來(lái)的坑的深度相同為止．

Answer 1

分析 （1）重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和被舉的高度有關(guān)，根據(jù)控制變量法，比較甲乙圖找到相同的量和不同的量，研究重力勢(shì)能大小與變化量的關(guān)系；
（2）要想驗(yàn)證重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系，即需要控制相同的高度，改變不同的質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)，由題中條件作答；
（3）重力勢(shì)能和物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，要想使得兩個(gè)物體的重力勢(shì)能相等，故應(yīng)需將質(zhì)量小的物體高一些，把質(zhì)量大的物體舉的低一些．

解答 解：（1）甲、乙兩球質(zhì)量相同，乙的高度更高，所以甲乙兩球自由下落，結(jié)果乙砸在沙池的坑較深，說(shuō)明重力勢(shì)能的大小與鉛球的高度有關(guān)；
（2）研究重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量有關(guān)，要控制高度相同，所以能清楚證明重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量有關(guān)的實(shí)驗(yàn)為甲和丙；
（3）故應(yīng)需將質(zhì)量小的物體高一些，把質(zhì)量大的物體舉的低一些，實(shí)驗(yàn)時(shí)，直到乙，丁砸出來(lái)的坑的深度相同為止．
故答案為：（1）高度；
（2）甲和丙；
（3）將質(zhì)量小的物體高一些，把質(zhì)量大的物體舉的低一些，實(shí)驗(yàn)時(shí)，直到乙，丁砸出來(lái)的坑的深度相同為止．

點(diǎn)評(píng) 用控制變量法研究重力勢(shì)能的影響因素；用所砸沙坑的深淺來(lái)反映重力勢(shì)能的大小，這種方法是轉(zhuǎn)換法．
本題考查控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，體現(xiàn)了對(duì)過(guò)程和方法的考查．