期末复习实验之探究影响物体重力势能的因素2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 聚焦重力势能影响因素，通过15个实验探究题系统训练控制变量法与转换法，构建“概念-实验-应用”逻辑链条 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础探究|6题（如1、3、7）|通过沙地/弹簧/面团凹陷深度反映势能大小|从重力势能概念出发，验证质量、高度对势能的影响| |方法应用|5题（如2、5、9）|控制变量法设计实验，分析实验结论|运用控制变量法（控制质量/高度）和转换法（现象转换）探究关系| |生活联系|4题（如4、6、15）|结合高空抛物、水电站等实际情境|从实验结论延伸至生活应用，体现科学态度与社会责任|

期末物理复习实验之探究影响物体重力势能的因素 1．在探究“重力势能与哪些因素有关”的实验中，小明准备了三个大小相同的小球（mA，让小球同时由静止释放，小球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。 （1）实验中，小球的重力势能大小是通过___________来反映的。 （2）小球落入沙地中后，速度不断减小直至静止，小球的机械能转化为___________能。 （3）据A、C两球落入沙地的现象，可得出结论：当___________相同时，重力势能与___________有关。 2．图甲为探究影响重力势能大小因素的实验装置。 (1)将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度。铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越_______。 (2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为，由此可得：当物体质量一定时，_______，重力势能越大。 (3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的实验设计思路：_______。 (4)结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在位置_______（选填“C”或“D”）较为合理。你认为适合建造大型水力发电站的地方应具备的条件：_______。（写出一条即可） 3．在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）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)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图___________两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越___________； (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时，___________，重力势能越大。 4．小明在家和妈妈一起做饭，一个饮料瓶不小心落到了面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。 瓶子放在面团上瓶子从高处落入面团中 问题一：压力作用效果跟哪些因素有关 问题二：重力势能大小跟哪些因素有关 (1)做实验①②③是为了探究______（选填“问题一”或“问题二”），实验中是利用______反映压力的作用效果； (2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与______是否有关； (3)要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关，应对比实验______（填实验序号）； (4)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因是______。 5．小明在探究“物体的动能、重力势能大小跟哪些因素有关”的实验中。 (1)如图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指__________（选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中通过观察__________来反映物体动能的大小； (2)甲图实验中，钢球从被释放到最终停下来的过程中，机械能__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)由甲图可以得出的结论是：在物体质量一定时，__________越大，物体的动能越大；若水平面绝对光滑，则___________（选填“能”或“不能”）完成实验； (4)图乙中，体积相同的三个实心球，其中A、B是钢球，C是塑料球，球A、C离沙地高度相同．现让三球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图乙中虚线所示．比较球A、C可得出重力势能大小与___________的关系；比较球A、B可得出重力势能大小与__________的关系（ρ钢>ρ塑料）。 6．生活中经常会看到“严禁高空抛物”的警示牌，小丽学了机械能之后，设计了如图所示的实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。将三个相同的木桩置于等高的位置，让物体A、B、C从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。已知物体A、B、C质量关系mA = mB< mC。 （1）物体下落过程中，重力势能转化为___________能，由图可判断：物体___________（填“A”、“B”或“C”）释放前的重力势能最大； （2）比较图甲和图丙，可探究重力势能与___________的关系； （3）比较图甲和图乙，可初步得到的结论是：质量相同时，___________； （4）通过实验小丽明白了为什么要禁止高空抛物，因为物体的位置越___________，具有的___________就越大，从高空掉下来，破坏力就越强。 7．在探究物体的重力势能的活动中，甲、乙、丙三物体的质量关系为：，木桩在沙坑中的起始位置相同。 (1)物体重力势能的大小是通过______________________来反映的；比较A、B两木桩的情景，可以得出的结论是：质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就____________； (2)如图中所示，B、C两木桩上表面在同一水平线上，那么____________（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的重力势能相同。 8．某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素，已知物体质量的关系为，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 （1）本实验是通过______来反映物体重力势能大小的； （2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，应选择______两图实验进行分析，得到的正确结论是______； （3）对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图______（选填“a”、“b”或“c”）中的物体。 9．《民法典》明确规定：禁止从建筑物中抛掷物品。由此，拒绝高空抛物不再是一种倡议，而是正式成为法律层面的一项禁止性规定。学习重力势能知识后，使木桩陷入沙土中。然后设计了如图所示的实验（mA＜mB=mC=mD；hA=hB＜hC=hD）。 (1)实验中是根据 ___________来判断小球重力势能的大小，这种研究方法叫 ___________法。 (2)小球由高处自由下落过程中，重力势能转化为 ___________。通过观察A、B两小球的实验，发现B球让木桩陷入沙土更深，说明当高度相同时，重力势能的大小与物体的___________有关。 (3)通过观察 ___________两小球的实验，说明当小球质量相同时，重力势能的大小还与高度有关。 (4)小明还想探究重力势能的大小与运动轨迹是否有关，于是找来一根光滑管道，把小球D从与C球高度相同的管道顶端释放，由此判断重力势能大小与运动轨迹 ___________（选填“有关”或“无关”）。 10．如图所示小明在探究“物体的动能、重力势能大小跟哪些因素有关”的实验中： （1）图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指________（选填“钢球”或“木块”）的动能：实验中通过观察____________来反映物体动能的大小； （2）由甲图可以得出的结论是：在物体质量一定时，____________越大，物体的动能越大； （3）甲图实验中，小球从被释放到最终停下来的过程中，机械能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （4）如图乙所示，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图乙中虚线球所示．比较球A、C可得出重力势能大小与________的关系。 11．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。 (1)在此实验中，我们是通过观察______来比较各铁块重力势能的大小。 (2)若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA______hB。（填“>”或“=”、“<”） (3)若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA______mc。（填“>”或“=”、“<”） (4)此实验应用到的探究方法是______ 12．为了“探究金属球的重力势能大小与什么因素有关”，物理课外兴趣小组的同学们利用学校运动场上的沙坑和质量不同但体积相同的金属球来进行实验，如图所示。 (1)实验步骤为： A．将沙坑中的沙面抹水平； B．让同一金属球从 ___________高度由静止自由下落，观察坑中水平沙面被撞击后凹陷程度； C．让质量不同的金属球从___________ 高度由静止自由下落，观察坑中的水平沙面被撞击凹陷的程度； (2)实验中，通过比较___________来间接判断金属球的重力势能的大小，金属球撞击沙面直到静止，金属球的机械能转化成为___________能。 13．某物理学习小组为了探究重力势能的大小与什么因素有关，进行猜想：重力势能的大小可能与物体的高度和质量有关。根据猜想，小明进行探究：用一个铁架台、小沙盒、小钢球，让小钢球从不同高度下落，落在细沙上（如图所示）。 (1)该装置是通过观察__________来判断物体重力势能的大小的； (2)小明设计的实验是探究猜想：物体的重力势能与______有关，通过实验观察到的现象是当小球离细沙的高度为下落时比高度为下落时小球陷入得深些，说明了在______一定的条件下，高度越大，物体的重力势能就越大。 14．小明在探究“影响重力势能大小的因素”实验中，选择三个大小相同的实心球A、B、C，且。如图甲，A、C两球离沙地高度相同，将三个球由静止释放，落到松软程度相同的沙地上时的状态如虚线所示，忽略空气阻力影响。 (1)选择A、B两球进行实验，是为了探究重力势能大小与________的关系； (2)比较A、C两球可得出结论：________； (3)释放前，B、C两球中，重力势能较大的是________球； (4)如图乙，小红也使A、C两球从同一高度下落到松软程度相同的沙地上，结果如虚线所示，原因可能是________。 15．在探究“物体的重力势能大小与物体质量和被举高高度的关系”实验时，所用器材有：若干个质量不同的重物、装有适量沙子的透明沙箱、小桌，实验装置如图所示。把小桌腿朝下放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度； (1)实验中探究的是______（选填“重物”、“小桌”或“沙子”）的重力势能； (2)将质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放，且 这是要探究物体重力势能大小与物体________的关系；实验时，观察到桌腿陷入沙子的深度分别为hA'、hB'、hc'，且 ，由此可得出结论______； (3)同学们在讨论重力势能与生活、生产的联系时，提出下列几种现象或应用，其中与本实验结论有关的是 。 A．禁止高空抛物 B．大货车限载限速 C．上车请系好安全带 D．机翼上部总是凸起下部平滑 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《期末物理复习实验之探究影响物体重力势能的因素2025-2026学年人教版物理八年级下册》参考答案 1． 小球陷进沙地的深度 内 物体所处的高度 质量 【详解】（1）[1]实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷进沙地的深度来反映的。 （2）[2]小球掉落过程中克服摩擦阻力做功，因此小球内能增加，小球的机械能转化为内能。 （3）[3][4]比较A、C两球可知，两球所处的高度相同，质量不同，小球A的质量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的结论是：当物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。 2．(1)小 (2)高度越高 (3)质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度 (4) D 水资源丰富和地势高度差大 【详解】（1）铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），结合（1）的分析上可得出的结论是：当物体质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）探究重力势能大小与物体质量的关系，就要控制铁球的高度相同，改变铁球的质量，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度。 （4）[1][2]D位置与上游的高度差较大，所以应该安装在D位置；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大，重力势能就大，转化为的动能就越大，适合建造大型水力发电站。 3．(1)桌腿陷入沙子的深度 (2) 甲、乙 大 (3)物体的质量越大 【详解】（1）物体重力势能越大，对桌子做功越多，桌腿陷入沙子的深度就越大，故用桌腿陷入沙子的深度来描述重力势能的大小。 （2）[1]要探究重力势能大小与高度的关系，需要改变高度，控制物体的质量相同，即选择同一个物体从不同的高度静止落下，故应选择图甲、乙两次实验。 [2]分析甲、乙两次实验，质量相同，乙实验中物体的高度比甲实验高，乙实验桌腿陷入沙子的深度比甲实验深，故结论为其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越大。 （3）选择图乙、丙两次实验进行分析比较，高度相同，重物2质量大于重物1，丙实验桌腿陷入沙子的深度比乙实验深，故结论为其他条件一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 4．(1) 问题一 面团的凹陷程度 (2)物体的质量 (3)⑤⑥ (4)见解析 【详解】（1）[1][2]实验①②③，瓶子始终放在面团上，没有从一定高度释放，所以做实验①②③是为了探究问题一，即探究压力作用效果跟哪些因素有关；根据转换法，实验中是利用面团的凹陷程度反映压力的作用效果。 （2）实验④⑤瓶子下落的高度相同，质量不同，所以利用实验④⑤可探究重力势能大小与物体的质量是否有关。 （3）要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关，应控制质量相同，下落的高度不同，所以应对比实验⑤⑥。 （4）对比实验⑤⑥中面团的凹陷程度可知，在物体质量一定时，所处的高度越高，重力势能越大，下落到地面能做的功就越多，所以“高空抛物”危害性大。 5．(1) 钢球 木块的移动距离 (2)变小 (3) 速度 不能 (4) 质量 高度 【详解】（1）[1][2]该实验探究的是碰撞前钢球的动能，碰撞时，钢球的动能越大，钢球对木块做的功就越多，木块移动的距离就越远，所以实验中通过观察木块的移动距离来说明钢球动能的大小，这是转换法。 （2）实验过程中，钢球从一定高度滑下，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球撞击木块后，钢球的动能转化为木块的动能，并受阻力的作用，钢球最终停下来，机械能变小。 （3）[1]由甲图可知，钢球的质量不变，从不同高度静止滑下，使得钢球到达水平面的速度不同，撞击木块移动的距离也就不同，动能大小不同，所以可以得到结论，在物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大。 [2]根据牛顿第一定律可知，若水平面绝对光滑，物体将一直做匀速直线运动，不能通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，所以不能完成实验。 （4）[1]比较球A、C可知道，球A、C的质量不同，从相同的高度静止释放，铁球A的质量大，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与质量的关系。 [2]比较球A、B可得，球的质量相同，但静止释放的高度不同，高度高的，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与高度的关系。 6． 动 B 质量 高度越高，重力势能越大 高 重力势能 【详解】（1）[1]物体下落过程中，高度降低，速度增大，因此重力势能转化为动能。 [2]从图中可以看出，物体B将木桩打入沙中的深度最深，说明物体B对木桩做的功最多，则物体B在释放前具有的重力势能最大。 （2）[3]比较图甲和图丙，两个物体的高度相同，但质量不同。因此，这两个实验可以探究重力势能与质量的关系。 （3）[4]比较图甲和图乙，两个物体的质量相同，但高度不同。高度较高的物体将木桩打入沙中的深度更深。因此，可以初步得到的结论是：质量相同时，物体被举得越高，它具有的重力势能就越大。 （4）[5][6]通过实验，小丽明白了为什么要禁止高空抛物。因为物体的位置越高，即被举得越高，它就具有更大的重力势能。当这样的物体从高空掉下来时，它的重力势能会转化为动能，转化成的动能也会很大，因此破坏力就越强。所以，要禁止高空抛物，以防止造成严重的伤害和损失。 7．(1) 木桩进入地面的深度 越大 (2)能 【详解】（1）[1][2]物体的重力势能越大，则撞击木桩时，木桩进入地面越深，实验中根据木块进入地面的深度来判定重力势能的大小；图中是研究重力势能的影响因素，因为甲乙质量相同，比较图中A、B两木桩扎入沙坑的深度，可以得出的结论是：质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大。 （2）乙丙的质量虽然不同，但若图中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，乙、丙物体对木桩做的功相同，仍能说明说明乙、丙的重力势能相同。 8． 木桩下陷的深度 a、c 见解析 b 【详解】（1）[1]根据转换法，本实验是通过木桩下陷的深度来反应物体的重力势能大小的。 （2）[2]为了探究物体重力势能大小与质量的关系，要控制物体被举高的高度相同，只改变物体的质量。已知m1＜m3，a、c两图物体被举高的高度相同。由上图知，应选择a、c两图进行实验。 [3] a、c两图木桩所处的高度相同，质量不同，c图中的木桩质量较大，陷入沙中的深度也较大，则c图中的木桩的重力势能较大，所以比较a、c两图可得结论：高度相同的两个物体，质量越大，重力势能越大。 （3）[4]对比a、b、c三次实验，因b中木桩进入沙中的深度最大，由转换法可知，重力势能最大的是图b中的物体。 9．(1) 木桩陷入沙土的深度 转换 (2) 动能 质量 (3)B、C (4)无关 【详解】（1）[1][2]本实验中，小球的重力势能大小是通过木桩陷入沙土的深度来反映的，这种方法称为转换法。 （2）[1]小球在下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，将重力势能转化为动能。 [2]比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球下的木桩陷入沙土的深度更大，说明B球的重力势能较大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 （3）比较B、C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于B球的下落高度，发现C球下的木陷入沙土的深度更大说明C球的重力势能较大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大。 （4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，但木陷入沙土的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 10． 钢球 木块移动的距离 速度 变小 质量 【详解】（1）[1][2]如图甲，控制了木块的位置不变，将钢球从不同的高度静止滑下，这是研究钢球的动能，根据转换法可知，实验中通过观察木块移动的距离来反映钢球动能的大小。 （2）[3]由甲图可知，钢球的质量不变，从不同高度静止滑下，使得钢球到达水平面的速度不同，撞击木块移动的距离也就不同，动能大小不同，所以可以得到结论，在物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大。 （3）[4]实验过程中，小球从一定高度滑下，小球的重力势能转化为小球的动能，小球撞击木块后，小球的动能转化为木块的动能，并受阻力的作用，小球最终停下来，机械能变小。 （4）[5]比较球A、C可知道，球A、C的质量不同，从相同的高度静止释放，铁球A的质量大，落到沙地的坑越深，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与质量的关系。 11．(1)木桩陷入沙坑中的深度 (2)< (3)< (4)控制变量法/转换法 【详解】（1）实验中运用转换法通过观察木桩下陷的深度来表示铁块重力势能的大小。 （2）根据观察图像可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B重力势能大，若A、B两铁块质量相等，则A下落的高度小于B。 （3）若A、C两铁块下落的高度相同，A将木桩撞击的深度小于C，说明A具有的重力势能大，则铁块A的质量小于C的质量。 （4）把铁块的重力势能转化成木桩陷入沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法， 在研究一个因素对实验结果的影响时，需要保持其他可能影响结果的因素不变，从而准确判断该因素与实验结果之间的关系，在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中也用到了控制变量法。 12．(1) 不同 相同 (2) 金属球陷入沙中的深浅 内 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法的思想，如果探究重力势能与高度的关系，必须保证物体的质量相等，而实验中使用的是同一物体，从不同高度落下，所以可以实现探究目的；而要探究重力势能的大小与质量的关系，应让小球从相同高度落下，所以让质量不同的金属球从同一高度由静止自由下落。 （2）[1]重力势能的大小无法直接观察到，采用转换法，通过观察金属球陷入沙中的深浅来判断重力势能的大小；金属球撞击沙面直到静止，此时金属球通过克服摩擦做功的方式，将金属球的机械能转化成为内能。 13．(1)小钢球陷入沙坑的深度 (2) 高度 质量 【详解】（1）高处的小钢球具有重力势能，具有的重力势能越大，落下时陷入沙坑越深，所以本实验是通过观察小钢球陷入沙坑的深度来判断物体重力势能的大小的。 （2）[1][2]重力势能的大小与质量和高度有关，小明设计的实验使同一小钢球从不同高度落下，控制了质量不变，可以探究重力势能的大小与高度的关系。即在质量相同时，重力势能的大小与高度有关，高度越大，重力势能越大。 14．(1)高度 (2)当高度相同时，质量越大，重力势能越大 (3)B (4)C球下落前具有向下的初速度 【详解】（1）由题意可得，A、B两球的质量相同，下落高度不同，所以选择A、B两球进行实验，是为了探究重力势能大小与高度的关系。 （2）由题意得，A球质量大于C球且A、C两球下落高度相同，由图甲可得，A球在沙地中的凹陷程度比C球深，说明A球的重力势能更大，故结论为：当高度相同时，质量越大，重力势能越大。 （3）本实验通过小球落在沙地中的凹陷程度来反映小球重力势能的大小，用到了转换法，由图甲得，B球在沙地中的凹陷程度比C球深，所以释放前，B、C两球中，重力势能较大的是B球。 （4）如图乙，小红也使A、C两球从同一高度下落到松软程度相同的沙地上，且A球的质量大于C球，但A球在沙地中的凹陷程度比C球浅，可能是C球下落前具有向下的初速度。 15．(1)重物 (2) 所处高度 质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。 (3)A 【详解】（1）重力势能是物体由于被举高而具有的能，实验中是重物从高处落下，通过观察桌脚陷入细沙的深度来判断重物的重力势能大小，所以探究的是重物的重力势能。 （2）[1]将质量相同的重物从不同高度释放，控制了质量相同，改变的是高度，所以这是要探究物体重力势能大小与物体所处的高度的关系。 [2]质量相同的重物，从越高的地方释放，桌腿陷入沙子的深度越深，说明重物的重力势能越大。由此可得出结论：质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。 （3）A．禁止高空抛物，是因为同一物体高度越高，重力势能越大，下落时造成的危害越大，与实验结论（质量相同时，高度越高，重力势能越大）有关，故A符合题意； B．大货车限载限速，限载是控制质量，限速是控制速度（与动能有关），和重力势能因高度影响的结论关联不大，故B不符合题意； C．上车请系好安全带，是为了防止惯性带来的危害，与重力势能无关，故C不符合题意； D．机翼上部总是凸起下部平滑，是利用流体压强与流速的关系产生升力，与重力势能无关，故D不符合题意。 故选A。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $