实验19 探究势能大小与什么因素有关-备战2020年中考物理必考实验精解精练

实验19 探究势能大小与什么因素有关 探究课题：探究重力势能大小与什么因素有关 实验装置 实验方法 控制变量法，转换法 实验原理 观察小方桌下陷的深度，如小方桌下陷越深，说明物体具有的重力越大 探究过程 1.按照如图组装实验装置； 2.让同一重物从不同高度下落，观察小方桌下陷的深度（如图a、b）； 3.让不同重物从同一高度下落，观察小方桌下陷的深度（如图b、c）； 实验结论 1、质量相同的物体，高度越高，重力势能越大； 2、高度相同的物体，质量越大，重力势能越大； 满分归纳——考点方向 器材作用 1. 沙子的作用： 注意事项 1.实验研究对象： ，实验方法： 2.如何判断动能大小： 3.通过比较实验a、b，得到的结论： 4.通过比较实验b、c，得到的结论： 1．（2019•天津）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，撞击在桌面的中心部位，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； （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：　 　。 【答案】（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大 【解析】（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。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； （2）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）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。 【分析】（1）桌腿进入沙堆的深浅，体现了物体对其做功的多少。桌腿进入沙堆越深反映了小球具有的重力势能越大。这用到了转换法。 （2）利用控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，需控制质量其他的因素相同，只有质量不同，从图中找出符合条件的实验即可。 （3）利用控制变量法，比较图中相同因素和不同因素，总结出研究的对象。 2．（2018•曲靖）某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2＝m3，实验的情景如图所示。 （1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是　 　（选填“转换法“或“类比法”）。 （2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的　 　有关。 （3）小铁球m3落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为　 　能。 （4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据如下表，分析数据，写出h与t2的关系式为　 　。 实验次数 1 2 3 4 5 6 h/米 2.45 4.9 7.35 9.8 12.25 14.7 t2/秒2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3．（2017•鄂尔多斯）小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。 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的下落高度有关 猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关 为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损