探究决定重力势能大小的因素

探究决定重力势能大小的因素

例：张军同学在探究“重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验中，找来质量分别为50g、100g、200g的三个小钢球、刻度尺和装满松软细砂子的木箱，按图情景进行实验；先将木箱中的细砂抹平，再让小钢球从距地面H处由静止释放，小钢球砸进细砂并陷入其中，测出小钢球在细砂中下陷的深度d和释放前小球的高度H，下表是他5次实验的数据。

请回答下列问题：

（1）实验中他根据判断物体重力势能的大小；

（2）分析表中序号1、2、3的实验数据，得出的结论是，实验中，他使小球的保持不变；

（3）分析表中序号为2、4、5的实验数据，得出的结论是，实验中，他使小球保持不变。

分析：

（1）细砂陷得越深，说明小球做的功越多，具有的能也越大。

（2）从1、2、3看出，小球质量相等，但下落初始高度不相等，下陷深度不相等，所以说同一物体，位置越高，重力势能越大。

（3）由2、4、5数据看出，三次初始高度相等，但小球质量不相等，而下陷深度不相等，所以同一高度物体质量越大，重力势能越大。

答案：（1）小球在细砂中下陷的深度（d）

（2）同一物体，位置越高，重力势能越大；质量

（3）同一高度，物体质量越大，重力势能越大；下落高度评注：用控制变量法研究物理问题，是我们常用的一种方法，要学会熟练应用。

跟踪巧练

1．如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大。现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远。回答以下问题：

（1）设计本实验的目的是研究。

（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了。

（3）此实验得出的结论是。

（4）如表中给出了一头牛行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。

分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是，你这样判断的依据是。

2．请阅读下面的文章：

同学小明在某建筑工地看工人打桩，他们先把重锤高高举起，重锤落下就能把水泥柱打入地里，小明想：重锤被举高具有了重力势能，重力势能的大小与质量和高度有何关系？

针对此问题，小明提出四种猜想：

（1）重力势能在质量一定时，位置越高，重力势能越大；（2）重力势能在质量一定时，位置越高，重力势能越小；（3）重力势能在位置高度一定时，质量越大，重力势能越大；

（4）重力势能在位置高度一定时，质量越小，重力势能越小。

①小明要完成探究任务，思维程序应为：

提出问题→→→→得出结论。

②在实验中应该采用法。

③本次活动的结论为。

④这个结论在日常生活中有何应用？请举一例。

答案：1．（1）动能与质量的关系

（2）使钢球到达斜面底端时的速度大小相同

（3）速度相同时，质量越大，动能越大

（4）速度；人的质量约是牛的1/12，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对物体动能的影响较大

2．① 建立假设，实验验证，归纳分析；② 控制变量；③物体的重力势能的大小与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，它具有的重力势能就越大；④人们用石夯夯地时，总是将石夯抬得高高的突然放下，利用重力势能

将地夯得结实些。