Question

小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：

猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关

为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。

实验序号	铁块质量m/g	铁块距桌面高度H/cm	桌腿进入沙子的深度h/cm
①	20	20	1.9
②	20	30	2.9
③	20	40	3.8
④	30	20	2.9
⑤	40	20	4.1

（1）实验中通过比较_____来判断物体重力势能的大小，这种实验方法叫____，采用相同实验方法的其他实验还有哪些，请举出一例：________；

（2）为了验证猜想一，需选择表中___________（填实验序号）三组数据进行分析；

（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：____________。

Answer

桌腿进入沙子的深度 转换法 见解析所示 ①④⑤ 质量相同的物体，位置越高，具有的重力势能越大

【解析】

(1)[1]通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的；

[2]桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；该实验方法是转换法；

[3]在探究影响动能大小的因素时，通过木块被推动的距离来比较动能的大小，也是转换法；

(2)[4]根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论；

(3)[5]比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。