期末实验重点专题-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，以实验探究为主线，系统整合转换法与控制变量法，构建“现象观察-变量控制-结论推导”的完整逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础认知|1-3题|转换法（陷入深度反映势能）|从能量观念切入，建立“重力势能-做功效果”关联| |变量探究|4-9题|控制变量法（质量/高度单一变量）|通过质量、高度对比实验，推导影响因素关系| |应用拓展|10-12题|实验改进与迁移（器材选择/节能设计）|从实验结论到实际应用，体现科学探究与社会责任|

期末实验重点专题-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．如图所示，小明探究“影响重力势能大小的因素”，所用的实验器材有：3个实心铁块A、B和C（质量大小关系为mA<mB<mC），木质小桌，细沙，透明塑料盆。在塑料盆中装入足够多的细沙，将铁块举到图示高度后由静止释放。 (1)实验中，通过观察____________来比较各铁块重力势能的大小。 (2)分析____________两次实验可知，物体的重力势能与被举高的高度有关。 (3)为探究物体的重力势能与物体质量的关系，小明进行了乙、丙、丁三次实验，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中。在不更换器材的条件下，应采取的改进措施是____________。 (4)小明进行相应调整后，发现桌腿陷入细沙中的深度h乙<h丙<h丁，可得出的初步结论是：_________。 3．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，A、B、C三个小球的大小相同，质量关系为。现让三个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)由图可知，小球_________（选填“A”“B”或“C”）的重力势能最大； (2)比较小球_________，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：物体质量一定时，_________，重力势能越大； (3)小球在空中下落时减少的重力势能主要转化为_________； (4)某组同学在探究时为了显示重力势能的大小，甲同学用橡皮泥代替沙子，乙同学用海绵代替沙子，你认为更合适的方案是_________（选填“甲”或“乙”）。 4．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关 ”的实验中，重物 A、B、C 的质量关系为mA=mB＜mC ，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被 打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物 B、C 将木桩打入沙中的深度相同。 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（填“重物 ” 或“木桩 ”）的重力势能大小，这种方法在物理学中属于______（填“转换法 ”或“控制变量法 ”）。 (2)比较______两个重物将木桩打入沙中的深度，可得出的结论是：物体的质量一定时，下落高度越高，重力势能越大。 (3)我们_______（填“能 ”或“不能 ”） 比较出甲图中重物 B、C 的重力势能的大小。 (4)某组同学在探究时为了显示重力势能的大小， 甲同学用橡皮泥代替沙子，乙同学用海绵代替沙子，你认为______（填“ 甲 ” 或“ 乙 ”）同学的做法更合适。 5．小华同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关； 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关； 猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。 他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m、3m的小球各一个；体积不同的小球3个。将它们分别从不同位置由静止释放，小球陷入花泥里的深度情况如图所示。请你完成下列问题。 （1）本实验中，小球的重力势能大小是通过观察小球陷入花泥中的深度来反映的；此过程中用到了___________（选填“控制变量法”或“转换法”）； （2）分析A、B、C球的实验现象，可得出结论：___________； （3）为了验证猜想二，他应分析___________（填写字母）三球的实验现象； （4）为了验证猜想三，同学们正确操作，F球、G球和H球的质量应该___________（选填“相同”或“不同”）；实验后根据图乙的现象，由此可知物体重力势能的大小与物体的体积___________（选填“有关”或“无关”）。 6．小明同学在探究重力势能的大小与哪些因素有关时，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。 序号 铁块质量（g） 铁块距桌面高度（cm） 桌腿进入沙子的深度（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)铁块在下落过程中把重力势能转化为 _________； (3)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；为了验证猜想二，需选择表中 ________（填实验序号）三组数据进行分析； (4)最终的结论是：_________和 _________越大，重力势能越大； (5)利用本实验装置还可以探究的实验为：__________； 7．【实验名称】探究影响重力势能大小的因素。 【猜想】在探究影响重力势能大小的因素时，某同学提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关。 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关。 猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。 【证据】他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球三个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图甲、乙所示： 为验证猜想，他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落，测得A、B小球陷入花泥的深度分别为和，如图甲所示；然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落，质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端由静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计），测得C、D小球陷入花泥的深度均为，且。 【解释】 (1)本实验是通过观察______来判断重力势能大小的； (2)分析图甲所示的实验现象，可得出结论：当物体的运动路径、______相同时，______越大，重力势能越大； (3)分析图乙所示的实验现象，发现两个球运动的路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径______（选填“有关”或“无关”）； (4)比较______两个球，可得出结论：当物体质量相同时，高度越高，物体具有的重力势能越大； 【交流】 (5)本实验中主要采用的实验方法有转换法和______法； (6)由B、C两个球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是没有控制______。 8．小刚在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，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，他们利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。如图所示，把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。如图为实验过程中的有关情景。 （1）实验探究的是 ___________（选填“重物”或“小桌”）的重力势能； （2）实验中通过比较 ___________来判断物体重力势能的大小； （3）观察甲和乙两组实验，可以验证猜想，得出结论：当物体 ___________时，物体所处高度越大，重力势能越大； （4）通过比较 ___________（选填“甲和乙”、“乙和丙”或“甲和丙”）两图，可得出的结论是：物体所处高度相同时，物体 ___________，重力势能越大。 9．同学们在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，使桌腿陷入沙子，如图为实验过程中的有关情景。 (1)本实验探究的是_______（选填“重物”或“小桌”）的重力势能； (2)实验中通过______________来判断物体重力势能的大小，这种研究方法是_______； (3)通过比较甲、乙两实验，可得出的结论是：当物体的质量相同时，所处高度_______，重力势能越大。若要探究重力势能与质量的关系，应比较_______两实验。 10．在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可知，在质量一定时，物体高度______（选填“越高”或“越低”），重力势能_____（选填“越大”或“越小”）。 (2)木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，由此小刚认为物体的重力势能的大小与质量无关。你认为小刚的观点是________（选填“正确”或“错误”）的，理由是_________________° (3)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的_______来判断木块重力势能的大小，这种研究问题的方法叫作_______（选填“控制变量法”或“转换法”）。 (4)实验中释放木块时，应使木块由静止开始下落，其目的是____________。 11．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知重物A、B、C的底面积相同，质量关系为：。三个完全相同的木桩和三个从不同高度处释放时的重物位置如图甲所示，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)让重物自由下落打击在木桩上，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（选填“重物”“木桩”）的重力势能大小； (2)比较重物A和B将木桩打入沙中的深度可得出的结论是：在质量一定时，______，重力势能越大。 (3)根据甲、乙所示的实验，我们______（选填“能”或“不能”）比较出图甲中重物B、C的重力势能大小，理由是______。 (4)实验后，同学们学以致用，设计了火车进站前一段铁路工程图，如图丙、丁所示，从节约能源的角度考虑，你将选择______图的设计方案。 12．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。 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 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)小桌腿陷入细沙中的深度 (2)甲、乙 (3)降低铁块的释放高度 (4)高度相同时，物体质量越大，重力势能越大 【详解】（1）铁块下落撞击小桌，用小桌腿陷入细沙中的深度来表示重力势能的大小。采用的是转换法。 （2）为探究物体的重力势能与被举高的高度关系，需要控制质量相同，改变高度。甲与乙都是同一个铁块A，甲的高度较低，乙的高度较高。比较甲和乙两图：质量相同，高度越高，小桌腿陷入越深，所以物体重力势能越大。 （3）乙、丙、丁三次实验中，铁块A、B、C，质量依次增大，所处的高度相同，但小桌腿每次都全部陷入沙中，说明沙太软或初始高度太高，无法区分重力势能大小。所以改进方法：降低释放高度（或换更硬的沙面）。 （4）乙、丙、丁三次实验中，铁块A、B、C，质量mA<mB<mC，所处的高度相同，小桌腿陷入细沙中的深度依次增大。故得结论：高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。 3．(1)A (2) A、B 高度越高 (3)动能 (4)甲 【详解】（1）小球释放前的重力势能越大，小球的能量就越多，做功本领越强，则小球陷入沙中越深，图中小球A陷入沙中的深度最大，说明小球A的重力势能最大。 （2）[1][2]若要判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，根据控制变量法可知，控制小球的质量相同，小球所处的高度不同，所以，可比较小球A、B；由题意和题图可知，小球A、B质量相同，所处的高度不同，小球A所处的高度较大，小球A陷入沙中的深度较大，说明小球A的重力势能较大，由此可得：物体质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）球在空中下落时，高度降低、速度变大，重力势能减少，动能增大，重力势能主要转化为动能。 （4）本实验是通过观察小球陷入沙中的深浅来判断影响小球的重力势能大小的因素，因重力势能的大小无法直接观察到，所以采用的是转换法，橡皮泥形变不能恢复，便于前后进行比较，而海绵会部分恢复原状不能保持最大形变，故更合适的是甲同学的方法。 4．(1) 重物 转换法 (2)A、B (3)能 (4)甲 【详解】（1）[1][2]本实验是通过观察木桩陷入沙中的深浅来判断影响重物的重力势能大小的因素，让重物自由下落打击木桩，因重力势能的大小无法直接观察到，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，这种方法在物理学中属于转换法。 （2）探究重力势能的大小和重物下落高度的关系，根据控制变量法可知应控制物体的质量一定，改变物体下落的高度； 由题意和图甲可知，重物A、B的质量相等，重物B的高度大于重物A的高度，由图乙可知，重物B撞击木桩陷入沙中的深度大于重物A撞击木桩陷入沙中的深度，所以可得出的结论：物体的质量一定时，高度越高，物体的重力势能就越大。 （3）由题意和图示可知，虽然重物B、C下落的高度不同，质量也不同，但是重物将木桩打入沙中的深度相同，结合转换法可知甲图中重物B、C的重力势能是相等的，即能比较重物B、C的重力势能的大小。 （4）本实验是通过观察木桩陷入沙中的深浅来判断影响重物的重力势能大小的因素，因重力势能的大小无法直接观察到，所以采用的是转换法，橡皮泥形变不能恢复，便于前后进行比较，而海绵会部分恢复原状不能保持最大形变，故更合适的是甲的方法。 5． 控制变量法 当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 A、D、E 相同 无关 【详解】（1）[1]本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥的深度来反映的；这是转换法的应用。 （2）[2]比较A、B、C三球，下落高度和运动路径相同，小球的质量越大，小球陷入花泥的深度越大，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）[3]比较A、D、E三球，三球质量相同，下落高度不同，发现E球陷入花泥的深度更大，说明E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）[4][5]研究物体重力势能与物体体积的关系时，需要保持物体质量和下落高度不变，所以F球、G球和H球的质量相同，由图乙知，陷入花泥的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体的体积无关。 6．(1)桌腿陷入沙坑的深度 (2)动能 (3) ①④⑤ ①②③ (4) 高度 质量 (5)压力的作用效果与什么因素有关 【详解】（1）在这个实验中，物体的重力势能越大，对小桌做功就越多，小桌的桌腿进入沙子的深度就越深。所以通过比较桌腿进入沙子的深度来判断物体重力势能的大小，这是转换法的应用。 （2）铁块在下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大，所以把重力势能转化为动能。 （3）[1]验证猜想一（重力势能与物体的质量有关），需要控制高度相同，改变质量。实验序号①④⑤中，铁块距桌面高度都是20 cm，质量不同，所以选①④⑤。 [2]验证猜想二（重力势能与物体所在高度有关），需要控制质量相同，改变高度。实验序号①②③中，铁块质量都是20 g，高度不同，所以选①②③。 （4）[1][2]由①④⑤可知，高度相同时，质量越大，桌腿进入沙子越深，重力势能越大；由①②③可知，质量相同时，高度越高，桌腿进入沙子越深，重力势能越大。所以最终结论是：质量和高度越大，重力势能越大。 （5）本实验装置中，通过桌腿进入沙子的深度反映力的作用效果，改变压力或受力面积相关因素，可以探究影响压力作用效果的因素。 7．(1)小球陷入花泥中的深度 (2) 高度 质量 (3)无关 (4)A、C (5)控制变量 (6)下落高度相同 【详解】（1）小球的重力势能难以直接观察，可以观察小球陷入花泥中深度来间接反映，利用了转换法。 （2）[1][2]分析图甲所示的实验现象，两球高度相同，质量不同，质量大的陷入花泥中更深，根据控制变量法，可得出结论：当物体的运动路径、高度相同时，质量越大，重力势能越大。 （3）分析图乙所示的实验现象，质量和高度相同，两个球运动的路径不同，陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径无关。 （4）根据控制变量法，探究重力势能大小与高度的关系时，应保持质量相同，高度不同，故应选择A、C两球进行实验。 （5）小球的重力势能难以直接观察，可以观察小球陷入花泥中深度来间接反映，利用了转换法，重力势能的大小与质量和高度有关，每次只探究其中一个，另一个保持相同，应用了控制变量法，故本实验中主要采用的实验方法有转换法和控制变量法。 （6）探究重力势能的大小与质量的关系，根据控制变量法，应保持高度相同，质量不同，B、C两个球质量不同，下落高度也不相同，故不能完成探究重力势能的大小与质量的关系实验。 8． 重物 桌腿陷入沙子的深度 质量相同 乙和丙 质量越大 【详解】（1）[1]让重物从高处落下，探究重力势能的大小与哪些因素有关实验中，探究的是重物的重力势能。 （2）[2]实验中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，它具有的重力势能越大，运用了转换法。 （3）[3]根据控制变量法的思想，研究重力势能与高度的关系要控制质量相同，比较甲、乙两图，物体的质量相同，乙图中物体的高度较大，桌腿进入沙子较深，说明它的重力势能较大，可以得出：物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大。 （4）[4][5]探究重力势能与质量的关系时，应保持物体的高度相同。乙和丙两图满足实验要求；丙图质量大，桌腿进入沙子较深，说明物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。 9．(1)重物 (2) 比较桌腿陷入沙子的深浅 转换法 (3) 越高 乙、丙 【详解】（1）让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子，在探究重力势能的大小与哪些因素有关实验中，探究的是重物的重力势能。 （2）[1][2]实验中重物的重力势能大小不能直接比较，而是通过比较桌腿陷入沙子的深浅来比较，桌腿陷入沙子越深说明重物做的功越多，它原来具有的重力势能越大，运用了转换法。 （3）[1]比较甲、乙两实验，物体的质量相同，乙图中物体的高度较大，桌腿陷入沙子较深，说明它的重力势能较大，可以得到结论：物体的质量相同时，所处高度越高，重力势能越大。 [2]要探究重力势能与质量的关系，应控制其他变量保持不变，换用不同的重物，让它们从相同高度落下，观察桌腿陷入沙子的深度，故应比较乙、丙两实验。 10．(1) 越高 越大 (2) 错误 没有控制B、C两个木块释放的高度相同 (3) 深度 转换法 (4)消除木块动能对实验的影响 【详解】（1）[1][2]木块 A和 B质量相同，B的高度更高，将木桩打入沙中的深度更深，说明在质量一定时，物体高度越高，重力势能越大。 （2）[1][2]木块B和C的质量不同，且下落的高度也不同（B的高度低于 C），没有控制高度这一变量，因此不能得出重力势能与质量无关的结论。 （3）[1][2]通过木桩陷入沙中的深度来间接反映木块重力势能的大小，这种将不易观察的物理量转化为容易观察的现象的方法叫作转换法。 （4）使木块由静止开始下落，可避免初速度对实验结果的干扰，保证实验中重力势能的转化只与下落高度和质量有关。 11．(1)重物 (2)高度越高 (3) 能 重物B、C下落的高度不同，质量也不同，但是重物将木桩打入沙中的深度相同，即重物对木桩做的功相同 (4)丁 【详解】（1）让重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，木桩被打进去越深，说明重物的重力势能越大。 （2）由题意和图甲可知，重物A、B的质量相等，重物B的高度大于重物A的高度，由图乙可知，重物B撞击木桩陷入沙中的深度大于重物A撞击木桩陷入沙中的深度，所以可得出的结论：物体的质量一定时，高度越高，物体的重力势能就越大。 （3）[1][2]由题意和图示可知，虽然重物B、C下落的高度不同，质量也不同，但是重物将木桩打入沙中的深度相同，结合转换法可知，甲图中重物对木桩做的功相同，重物B、C的重力势能相等；根据甲、乙所示的实验，能比较重物B、C的重力势能的大小。 （4）从节约能源的角度选择丁图，当火车快进站时，需要减速，丁图中，火车进站时，不用刹车，火车由于惯性冲上斜坡，将火车的动能转化成重力势能，出站时火车下坡，再将重力势能转化为火车的动能，使火车速度加快，可以节约部分能源。 12． 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。 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 $