实验23 探究影响物体重力势能的因素-【同步实验课】2023-2024学年八年级物理下册教材实验大盘点

实验23 探究影响物体重力势能的因素 1．【实验目的】 通过实验探究，得出影响物体重力势能的因素。 2．【实验器材】 （1）砝码、铁块、小方桌、细沙等。 （2）主要器材作用： ①细沙：显示砝码或铁块具有重力势能大小。 ②砝码和铁块：改变物体质量大小。 3. 【实验装置组装图】 4. 【实验步骤】 （1）如左图所示，同一重物从不同高度自由下落冲击小方桌(小方桌的桌腿是四根铁钉，并放置在沙箱的沙面上)，比较小方桌下陷的深度，进而推断重物具有的重力势能与重物所在高度的关系。； （2）如右图所示，从同一高度自由下落的两个不同质量的重物冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，进而推断重物具有的重力势能与重物的质量的关系。； （3）换用不同物体和高度多次实验。 5.实验记录表格： 实验序号 砝码或铁块质量 砝码或铁块距桌面高度 桌腿进入沙子的深度 ① ② ③ ④ ⑤ 6．【实验结论】 重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。 （1）质量相同的物体，被举高的高度越高，重力势能越大； （2）被举高高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。 7．【注意事项】 （1）每次小方桌都必须使四个桌腿平放在细沙中； （2）应该换用不同重物和被举高度多次实验，从而得出普遍规律。 1.对能量的理解： （1）定义：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。 （2）物理意义：能量表示物体做功本领大小。 （3）单位： 焦耳（J）。 2.实验方法： （1）转化法： （2）控制变量法： 3.弹性势能： （1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量。 （2）影响弹性势能大小的因素：物体的材料和弹性形变的大小。 同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 4.动能和势能的相互转化： （1）动能和重力势能间的转化规律： A.同一物体，若加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。 （单摆下降） B.同一物体，若减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。（单摆上升） （2）物体发生弹性形变时，动能与弹性势能也可以相互转化。 5.机械能守恒： （1）定律：物体的动能和势能是可以相互转化的。在转化过程中，如果没有其它形式的能参与，机械能总量保持不变。 如图：A.卫星从近地点到远地点： 动能转化势能。 B.卫星从远地点到近地点：势能转化动能。 C.人造卫星在太空不受空气阻力，所以在各处的机械能相等。 （2）机械能不守恒的情况： A.受阻力作用，机械能转化为内能（如摩擦生热）。 B.有其它外力对物体做功。 【典例1】为探究重力势能的大小与什么因素有关，小红利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示的实验. （1）实验中通过观察 来判断物体重力势能的大小. （2）要探究重力势能的大小与高度的关系应选择图 和 所示实验进行比较. （3）小红为了探究“重力势能大小与物体质量是否有关”，选择了图b和c所示实验，老师说她的 选择是错误的，请你分析原因 。 【对点1】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，其实验数据如表所示。 实验序号 铁块质量 铁块距桌面高度 桌腿进入沙子的深度 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：质量________的物体，位置越高，具有的重力势能________。 （4）此实验用到的实验方法主要有________和转换法。 1.（2023 四川改编）为探究影响重力势能的大小的因素，小金利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图甲所示的实验。 （1）要探究重力势能的大小与高度的关系应选择图哪两个图进行比较？答：______。 （2）小金为了探究“重力势能大小与物体质量是否有关”，选择了b和c进行实验，老师说她的选择是错误的，请你分析原因：______。 （3）本实验中，主要采用的科学研究方法是转换法