人教版物理八年级下册重难点专题：影响势能的因素实验探究题
一、实验探究题
1．（2023·瑶海模拟）某物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：
（1）物体M从P点运动到Q点过程中，物体M的动能变化情况： ；
（2）弹簧弹性势能的大小是通过比较 来判断的；
（3）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用相同弹簧进行实验，先改变 之间的距离，再测出物体M静止时的位置，然后重复实验，测量多组数据并记录。
【答案】（1）先增大后减小
（2）物体M被弹出的距离
（3）OP
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）物体M从P点运动到O点过程中，弹簧从压缩状态到恢复原长，此过程弹簧的弹性势能转化为物体M的动能，即物体M的动能逐渐增大；而物体M从O点运动到Q点过程中，物体M要克服水平面的摩擦力做功，一部分动能将转化为内能，则此过程中动能会逐渐减小，因此整个过程中物体M的动能变化情况是先增大后减小。
（2）该实验中弹性势能的大小是通过物体M被弹出的距离来间接反映的，这采用了转换法，物体M被弹出的距离越大，则说明原来弹簧的弹性势能越大。
（3）探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，根据控制变量法可知，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同（即相同的弹簧），改变弹簧长度变化量，即OP间的距离。
【分析】（1）物体的受力方向和运动方向相同，加速运动，受力方向和运动相反，减速运动；
（2）物体受到的弹力越大，弹性势能越大，运行越远；
（3）探究弹性势能和弹性形变程度的关系，改变形变程度。
2．（2022九上·海淀期中）在探究物体重力势能的大小与哪些因素有关的实验中，小亮设计了如图所示的实验。在容器中装入适量的细砂，将木质小桌放在平整的细砂上，将铁块置于木质小桌正上方，各次实验中铁块从图中水平虚线处由静止释放，铁块自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动，并使桌腿陷入细砂中相应的深度。A、B、C三个铁块的质量关系为，甲、乙、丙、丁四次实验中，桌腿陷入细砂中的深度依次增大（图中未画出，铁块下落的高度远大于桌腿陷入细砂中的深度），请回答下列问题：
（1）实验中通过 来反映铁块重力势能的大小；
（2）若要探究物体重力势能的大小与物体被举高的高度是否有关，应选择 （填实验序号）两次实验；
（3）小亮利用乙、丙、丁三次实验，探究“物体重力势能的大小与质量的关系”，他的探究中存在的问题是 。
【答案】（1）桌腿陷入细砂中的深度
（2）甲、乙
（3）没有控制高度相同
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）物体A的重力势能越大，对桌子做功越多，桌腿陷入细沙中的深度越大，运用看得见的桌腿陷入细沙的深度来描述重力势能的大小。
（2）探究物体重力势能的大小与物体被举高的高度是否有关，应该改变高度，控制物体的动能相同，故应该选择甲、乙两次实验。
（3）小亮利用乙、丙、丁三次实验，质量不同，高度不变，而探究“物体重力势能的大小与质量的关系”时，需要高度不变，改变质量，故乙、丙、丁三次实验存在的问题是没有控制高度相同。
【分析】（1）探究物体重力势能的影响因素时，通过下落的物体将小桌打入沙子的深度反应；
（2）探究物体的重力势能和高度的关系，要保持物体的质量相同，而下落的高度不同；
（3）探究重力势能和物体的质量的关系，需要保持下落的高度相同。
3．（2022·旌阳模拟）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
（2）分析比较 （选填“甲和乙”、 “甲和丙”或“乙和丙”）两种情况可知，重力势能的大小与物体的高度有关；
（3）小铁球m2落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为 能。
【答案】（1）转换法
（2）乙和丙
（3）内
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）由题意知，实验中通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的，运用了转换法。
（2）探究重力势能与高度的关系，保持小球的质量不变，高度不同，选择图乙和图丙进行实验。
（3）当小球陷入沙中，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能，机械能减小。
【分析】（1）转换法是指将某一无法直接观察的实验现象转换为另一种可以观察到的现象。
（2）影响重力势能的因素是质量和高度；当探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等；在探究重力势能大小与质量的关系时，应控制高度相同。
（3）物体克服摩擦做功，将机械能转化为内能。
4．（2023八下·顺义期中）在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中，小明准备了四块相同的花泥，两个体积相同但质量不同（m钢>m玻）的小球。
（1）如图甲所示，将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由图可知，实验的自变量是 ，控制不变的量是 ；
（2）如图乙所示，将钢球分别从距花泥h1分和h2析（h1 >h2）高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，据图得出结论：当 相同时，重力势能与 有关。
【答案】（1）质量；高度
（2）质量；高度
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）如图甲所示，将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由图可知，钢球和玻璃球体积相同，而密度不同，所以质量不同，实验的自变量是质量，而下落高度相同，所以控制不变的量是高度；
（2）如图乙所示，将钢球分别从距花泥h1分和h2处由静止释放，已知h1 >h2，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，高度越高的钢球，砸的越深，得出结论：当质量相同时，重力势能与高度有关。
【分析】（1）探究重力势能和物体质量的关系时，需要改变质量，保持下落的高度相同；
（2）探究重力势能和物体的高度的关系，需要保持物体的质量相等，下落的高度不同。
5．（2022·交城模拟）高空坠物伤人事件时有发生，奋发小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究：
实验器材：1cm厚的石膏板若干、质量为50g的鸡蛋数枚。
实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上由静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。
实验序号 楼层 石膏板的破坏情况
1 5 鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2 15 鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3 25 鸡蛋破碎，石膏板被击穿
（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过 反映出来。
（2）根据表格中数据现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与 有关。
（3）根据所学知识你认为高空坠物破坏力还与 因素有关，你的猜想依据是： 。
【答案】（1）石膏板的形变程度
（2）下落高度
（3）质量（或形状）等；重力势能的大小与质量和高度有关
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板形变程度反映出来，这种实验方法称为转换法。
（2） 同一鸡蛋从不同高度下落，高度越高，石膏板形变越严重，故可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与下落高度有关。
（3） 高空坠物的破坏力可能还与物体的质量和形状有关；下落时物体的重力势能转化为动能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关；物体的形状可能影响高空坠物的破坏力，因为物体着地时的受力面积大小不同，会影响物体受到的压强，根据
可知，压力一定时，受力面积越小，压强越大。
【分析】（1）根据题意，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板形变程度反映出来，采用了转换法。
（2）纵向比较表中数据，由控制变量法得出结论。
（3）重力势能与物体被举高的高度和质量有关，在被举高的高度一定时，质量越大，重力势能越大。
6．（2023·中山模拟）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mA=mB=mC
① ② ；
次数 ① 物体释放高度H ② 重力势能大小E
1
2
3
（2）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”或“木桩”）的重力势能大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）比较A、B、C三个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和高度的关系，得出的结论是 ；
（4）结合（3）中的实验结论，通过比较D和 （选填“A”“B”或“C”）两个重物将木桩打入沙中的深度，小明认为重力势能还可能跟质量有关。
【答案】（1）物体的质量m；木桩打入沙中的深度h
（2）重物；转换
（3）物体的质量一定，物体被释放的高度越高，物体的重力势能越大
（4）C
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）探究重力势能与物体释放高度是否有关，需要控制物体的质量相同，改变物体下落的高度，所以表格中的①处为物体的质量m，通过观察木桩陷入沙中的深度，判断重力势能的大小，所以②处为木桩打入沙中的深度h。
（2）让重物自由下落打击在木桩上，重物具有重力势能，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，运用了转换法。
（3）由题意可知，A、B、C的质量是相同的，物块C的高度最大，物块B的高度大于A的高度，C撞击木桩的深度最大，B撞击木桩的深度大于A撞击木桩的深度，所以结论为：物体的质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大。
（4）判断重力势能与质量的关系，需要控制重物下落的高度相同，质量不同，由题意可知，应该选择A、D两次实验。
【分析】(1 )探究重力势能与物体释放高度是否有关，需要控制物体的质量相同，改变物体下落的高度；
(2)让重物自由下落打击在木桩上，重物具有重力势能，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，运用了转换法；
(3)物体的质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大；
(4)判断重力势能与质量的关系，需要控制重物下落的高度相同，质量不同。
7．（2022九上·苏州期中）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，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中虚线球所示。
（1）根据A，B，C三个小球在沙地中下陷的深度可以判断出释放前球 的重力势能最大；
（2）比较球A、C可得出结论 ；
（3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为 ；
（4）小球在下落过程中，重力会对小球做功，则重力对小球做功大小与时间关系图应是______。
A． B．
C． D．
【答案】（1）A
（2）物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大
（3）动能
（4）D
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（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；图中铁球A陷入沙中的深度最大，说明铁球A的重力势能最大。
（2）比较A、C两球可知，两球所处的高度相同，A是铁球，C是塑料球，铁球A的质量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。
（3）球在空中下落时，高度降低、速度变大，重力势能主要转化为动能。
（4）小球在单位时间内下落的高度越来越大（即小球下落过程中速度逐渐增大），根据W＝Gh可知，单位时间内重力对该球做功也越来越多，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）物体的重力势能越大， 做功越多；
（2）当物体下落的高度相同时，质量越大， 重力势能越大；
（3）下落的物体速度变大，动能变大，重力势能转化为动能；
（4）相同的力在做功时，速度越大， 做功越快。
8．（2022九上·苏州期中）如图所示，甲、乙两图中摆线的长度、摆线与竖直方向的夹角以及木块均相同，小球A、B的质量mA＜mB。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 无关；
（2）小强用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”，将小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过木块滑行的距离来反映小球撞击木块 （前/后）的动能大小；
（3）用该实验装置 （可以/不可以）探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”；
（4）在探究动能与物体质量的联系时，为了控制物体的速度，小强又设计了如图丙所示的实验方案：利用不同质量的小球将弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块（水平面对小球的阻力忽略不计）。方案是否可行？答： ；若按此方案操作，他会看到的现象： 。
【答案】（1）质量
（2）前
（3）可以
（4）不可行；木块在水平面移动的距离相等
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）由静止同时释放A、B两球，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置，这说明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均相同，速度大小与小球的质量无关。
（2）小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，此过程中重力势能转化为动能，之后小球与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，根据木块滑行的距离来反映小球撞击木块前的动能大小，这是转换法。
（3）物体的重力势能与质量和高度有关，小球摆动过程中重力势能转化为动能，根据控制变量法可知同一小球由不同高度释放，可探究重力势能与高度的关系，A、B两小球从相同高度释放可探究重力势能与质量的关系，故可以探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”。
（4）在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度时，弹簧的弹性势能转换成小球的动能，所以不同小球的动能是相同的，则木块在水平面移动的距离相等。
【分析】（1）物体下落高度相同时，质量不同，到达水平面的速度相同，速度大小和物体的质量无关；
（2）探究物体的动能的影响因素时，指物体做功前的动能；
（3）物体有高度的不同，可以探究重力势能大小的影响因素；
（4）弹簧是行变相同时，弹性势能相同，转化的动能相等。
9．（2022九上·泗洪月考）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，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中虚线球所示。
（1）根据 可以判断出 球释放前的重力势能最大；
（2）比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是 ；
（3）比较球A、B可得出的结论是： ；
（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，你认为更合适是 （选填“甲”或“乙”）。
【答案】（1）小球陷入沙地的深度；A
（2）质量
（3）质量相同时，高度越大重力势能越大
（4）甲
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验中运用转换法，将不易测量的重力势能大小转换为小球陷入沙地的深度，观察图中小球陷入沙地的深度发现，铁球A陷入沙地的深度最深，A球释放前的重力势能最大。
（2）大小相同的铁球A和塑料球C，质量不同，图中铁球A和塑料球C陷入沙地的深度不同，即铁球A和塑料球C释放前的重力势能不同，所以影响球A、C的重力势能大小的因素是质量。
（3）铁球A和铁球B的大小相同，则质量相等，铁球A高度更高，陷入沙地的深度更深，所以可得结论，质量相同时，高度越大重力势能越大。
（4）海绵具有弹性，物体落在上面，下陷的深度很快恢复，海面上凹陷的深度只与物体的重力有关，不能体现出重力势能的大小，故橡皮泥更合适。
【分析】（1）通过下落的物体的凹陷程度，可以反应物体重力势能的大小；
（2）当高度相同，物体的质量不同时，物体的重力势能和质量有关；
（3）当质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大；
（4）利用沙子反应物体的凹陷效果更好，海绵容易回弹，不易观察。
10．（2022九上·江都月考）某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）.实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的，用到的物理研究方法为 法；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论 ；
（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （填“有关”或“无关”）；
（4）由B、C两图不能探究重力势能的大小与高度的关系，理由是 。
【答案】（1）球陷入沙坑的深度；转换
（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大
（3）无关
（4）没有控制两球的质量相等
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）铅球的重力势能大小是通过球陷入沙坑的深度来反映的，小球陷入沙子的深度越大，小球的重力势能越大；这是将看不到的重力势能转换成了看得到的凹陷深度，是转换法。
（2）比较A、B两球，下落高度相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大。
（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，说明两球的重力势能相同；由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
（4）由B、C两图中，两球的质量不同、两球所处的高度不同，不能探究重力势能的大小与高度的关系，理由是没有控制两球的质量相等。
【分析】（1）通过小球陷入沙坑的深度，可以反应重力势能的大小，利用了转换法；
（2）当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）重力势能的大小和物体运动的路径无关；
（4）探究重力势能和高度的关系时，需要保持质量相等。
11．（2022八下·顺平期末）在探究物体的重力势能与其质量是否有关时，实验台上有大小相同、质量不同的实心铁块和实心木块各一个，小桌、装有细沙的玻璃容器、记号笔各一个，小敏利用上述器材，设计了自己的实验方案，如图甲、乙所示：
（1）本实验方案中通过 反映物体重力势能的大小，这是物理实验中常用到的“转换法”，即物理量不能直接测量时，把它们转换成其他可测量的物理量，从而进行研究比较。下列实验中也利用了转换法的是 （填字母）；
A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱
B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度
C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变
（2）小敏所画的实验设计方案存在的问题是 ；
（3）铁块在下落过程中减少的重力势能主要转化为 ；
（4）本实验可得出的结论是：当高度相同时， ，物体的重力势能越大。
【答案】（1）小桌陷入细沙中的深度；A
（2）物体下落的高度不同
（3）动能
（4）质量越大
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验中用到了转换法，把无法测量的物体重力势能的大小转换为可以测量的小桌陷入细沙中的深度。
A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱，运用了转换法，A符合题意；
B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度，运用了积累法，积少成多取平均值，B不符合题意；
C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变，运用了控制变量法，C不符合题意。
故答案为：A。
（2）小敏所画的实验设计方案中，研究重力势能与质量的关系时，没有控制物体下落的高度相同。
（3）铁块在下落过程中，高度降低，速度增大，所以减少的重力势能主要转化为动能。
（4）当物体下落的高度相同，物体质量不同时，可得出的结论是：当高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。
【分析】（1）实验中用到了转换法，用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱，也运用了转换法；
（2）研究重力势能与质量的关系时，需要控制物体下落的高度相同；
（3）下落过程中，高度降低，速度增大，所以减少的重力势能主要转化为动能；
（4）当高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。
12．（2022八下·烟台期末）小明同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
次数 橡皮条 橡皮条宽度/cm 橡皮条长度/cm 弹射的水平距离/m
1 a 0.50 20.00 10.10
2 b 0.50 30.00 8.20
3 c 1.00 20.00 14.00
请回答以下问题：
（1）实验中怎样间接反映橡皮条的弹性势能大小？
（2）比较第1次和第2次实验可以得到怎样的实验结论？
（3）分析第1次和第3次实验可以得到橡皮条的弹性势能与哪个因素的关系？
（4）用同种材料相同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最小的橡皮条是____
A．窄而长的 B．宽而长的 C．宽而短的 D．窄而短的
（5）在此实验中用到了哪两种物理方法？ 。
【答案】（1）通过比较弹珠弹射的水平距离
（2）比较第1次和第2次实验可知，橡皮条宽度相同，橡皮条长度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，即弹性势能不同，由控制变量法可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关，在材料、厚度、宽度和伸长量相同时，长度越长橡皮条的弹性势能越小。
（3）宽度
（4）A
（5）控制变量法和转换法
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验中利用了转换法的实验方法，通过弹珠弹射的水平距离来反映橡皮条的弹性势能大小。
（2）比较第1次和第2次实验可知，橡皮条宽度相同，橡皮条长度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，即弹性势能不同，由控制变量法可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关，在材料、厚度、宽度和伸长量相同时，长度越长橡皮条的弹性势能越小。
（3）比较第1次和第3次实验可知，橡皮条长度相同，橡皮条宽度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，即弹性势能不同，由控制变量法可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。
（4）根据表格中的数据可知，用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量：若橡皮条长度相同，则橡皮条越宽的，弹性势能越大；若橡皮条宽度相同，则橡皮条越短的，弹性势能越大；故弹性势能最小的橡皮条是窄而长的，A符合题意。
（5）该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系；弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，这是转换法；因此在此实验中用到了两种物理方法分别是控制变量法和转换法。
【分析】（1）实验中，通过弹珠弹射的水平距离来反映橡皮条的弹性势能大小；
（2）在材料、厚度、宽度和伸长量相同时，长度越长橡皮条的弹性势能越小；
（3）橡皮条长度相同，橡皮条宽度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关；
（4）同种材料，若橡皮条长度相同，则橡皮条越宽的，弹性势能越大；若橡皮条宽度相同，则橡皮条越短的，弹性势能越大；
（5）实验中，运用了控制变量法和转换法。
13．（2022八下·蓬莱期末）小华和小东利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。
（1）把重物按照图甲所示方式分别放在小桌上，观察桌腿陷入沙子中的深度。探究压力作用效果与什么因素有关；
①在分析压力作用效果与压力大小的关系时，小华选择图甲、乙两次实验进行比较，得出结论：压力越大，压力作用效果越明显；小东选择图甲、丙两次实验进行比较。得出结论：压力越大，压力作用效果越不明显；你认为 的结论是正确的，另一人错误的理由是 ；
②分析 两次实验可发现压力的作用效果与受力面积有关；
（2）如图丁所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，探究重力势能的大小与哪些因素有关；
①实验探究的是 （选填“重物”或“小桌”）的重力势能；
②通过图丁戊两次实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越 ，说明它的重力势能越 ；
③要进一步探究重力势能与质量的关系，应换用不同的重物，让它们从 （选填“不同高度”或“相同高度”）自由落下，观察桌腿陷入沙子的深度；
（3）上述探究过程中都是通过观察桌腿陷入沙子的深度来得出要探究的问题，在物理中称之为转换法，请举出一个也用到这种方法的实验 。
【答案】（1）小华；没有控制受力面积大小相同；乙丙
（2）重物；多；大；相同高度
（3）探究动能大小的影响因素
【知识点】探究影响物体势能大小的因素；探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】（1）在分析压力作用效果与压力大小的关系时，要控制受力面积一定，小华选择图甲、乙两次实验进行比较，受力面积相同，只改变压力大小，通过桌子陷入沙子的深度来反映压力的作用效果，因此得出压力越大，压力作用效果越明显的结论是正确的。
小东选择图甲、丙两次实验进行比较，甲丙两图中压力大小不同，受力面积大小也不相同，不符合控制变量法，因此得出的结论是错误的，理由是没有控制受力面积大小相同，要分析压力作用效果与压力大小的关系，要控制受力面积大小相同，只改变压力大小。
要探究压力的作用效果与受力面积的关系，要控制压力大小相同，只改变受力面积大小，因此要选乙丙两次实验。
（2）探究重力势能的大小与哪些因素有关时，让重物从不同高度落下，撞击小桌，研究对象是重物，通过桌腿陷入沙子的深度来反映重力势能的大小，因此实验探究的是重物的重力势能。
通过图丁戊两次实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，由可知，重力对物体做的功越多，物体的机械能越大，能够对外做功就越多。
由图戊可知，重物高度越高，能够对外做功越多，桌腿陷入沙子的深度越深，说明它的重力势能越大。
探究重力势能与质量的关系，要控制重物所处的高度相同，只改变重物的质量，因此要应换用不同的重物，让它们从相同高度自由落下，观察桌腿陷入沙子的深度。
（3）在探究动能大小的影响因素的实验中，由于动能无法直接测量，所以通过木块被小球撞击后移动的距离来反映小球的动能大小，木块被撞击后移动的距离越远，说明小球的动能越大。
【分析】（1）受力面积相同，只改变压力大小，通过桌子陷入沙子的深度来反映压力的作用效果，因此得出压力越大，压力作用效果越明显的结论是正确的；要探究压力的作用效果与受力面积的关系，要控制压力大小相同，只改变受力面积大小；
（2）探究重力势能的大小与哪些因素有关时，让重物从不同高度落下，撞击小桌，研究对象是重物；重物高度越高，能够对外做功越多，桌腿陷入沙子的深度越深，说明它的重力势能越大；探究重力势能与质量的关系，要控制重物所处的高度相同，只改变重物的质量；
（3）在探究动能大小的影响因素的实验也应用了转换法。
14．（2022八下·瑶海期末）如图是小明“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验，图中物体质量的关系：mA＝mB＜mC，物体被举的高度关系hA＝hC＜hB，木桩开始时高度相同。
（1）分析图中 两次实验可以得到的实验结论是：质量相同时，物体被举的越高，重力势能越大；
（2）分析图中甲、丙两次实验可以得到的实验结论是： ；
（3）图中B、C两个物体的重力势能大小EB EC（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】（1）甲、乙
（2）高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大
（3）＝
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）由题可知，若想得到质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大的实验结论，根据控制变量法，则应控制物体的质量相同，改变物体的高度，故选择图中甲、乙两次实验。
（2）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较钉子进入沙堆的深浅来比较重力势能的大小的。钉子进入沙堆越深，说明物体做的功越多，即它原来具有的重力势能越大，比较图中甲、丙两次实验可知，物体A、C所处的高度相同，但是物体的质量不同，质量大的使钉子进入沙堆越深，即重力势能越大，所以分析图中甲、丙两次实验可以得到的实验结论是：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。
（3）由图中乙、丙可知，这两次实验使钉子进入沙堆的深度相同，所以它们的重力势能相等，即EB=EC。
【分析】（1）根据控制变量法，则应控制物体的质量相同，改变物体的高度；
（2）高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）两次实验使钉子进入沙堆的深度相同，它们的重力势能相等。
15．（2022八下·连城期末）在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，用三个体积相同而质量不同的实心小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示（括号内小写字母为实验序号，已知m钢>m玻璃>m木）。
（1）实验通过观察 ，判断重力势能的大小；
（2）实验序号 三次实验现象是在研究重力势能与质量是否有关，可以得出初步结论：物体高度相同时， ；
（3）实验（a）、（d）、（e）中控制的变量是 ，可归纳得出初步结论： 。
【答案】（1）花泥凹陷深度
（2）（a）、（b）、（c）；质量越大，重力势能就越大
（3）小球的质量；物体质量相等，高度越大，具有的重力势能就越大
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据题意可知，实验利用转换法，将难以测量的重力势能转换为易观察的花泥凹陷深度。花泥凹陷越深，说明落下的小球对对花泥做的功越多，则小球具有的重力势能越大。因此实验中是通过花泥凹陷深度来判断重力势能大小。
（2）在探究重力势能与质量是否有关的实验中，质量是探究因素，因此应该改变物体的质量；物体的高度是不被探究的因素，应该保持一致。在图示的五次实验中，物体处于相同的高度的是（a）、（b）、（c）三次实验，它们的质量不同（m钢>m玻璃>m木），符合探究重力势能与质量的关系实验，因此（a）、（b）、（c）三次实验现象是在研究重力势能与质量是否有关。
由图示观察（a）、（b）、（c）三次实验现象可知，物体从相同高度落下时，实验（a）中钢球对应的花泥凹陷的深度最大，其次是实验（b）玻璃球对应的花泥，实验（c）木质球对应的花泥凹陷的深度最小，说明钢球的重力势能最大，其次是玻璃球，木质球的重力势能最小，而它们的质量关系为m钢>m玻璃>m木，因此可以得出，物体高度相同时，质量越大，重力势能就越大。
（3）观察图示，实验（a）、（d）、（e）三次实验中使用相同的钢球，分别从不同的高度落下，因此物体的质量相同，所以质量是不被探究的因素，即为实验中的控制变量。
观察图示，实验（a）、（d）、（e）三次实验中使用相同的钢球，分别从不同的高度落下，所以这三次实验探究的是物体的重力势能与物体高度的关系。实验（a）中钢球所处的高度最高，其次是实验（d），实验（e）钢球所处的高度最低，实验结果为：实验（a）中花泥凹陷的深度最大，其次是是实验（d），实验（e）中花泥凹陷深度最小，可以得出结论：物体质量相等，高度越大，具有的重力势能就越大。
【分析】（1）探究重力势能的影响因素时，通过花泥的凹陷程度反应重力势能；
（2）探究重力势能和质量的关系，改变质量，保持高度相同；
（3）当物体的质量相等时，高度不同，可以探究重力势能和高度的关系。
16．（2022·天津）热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米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。
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”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关；
（3）《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，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论 。
【答案】（1）问题一
（2）质量
（3）质量相同的物体，位置越高，重力势能越大
【知识点】探究影响物体势能大小的因素；探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】（1）由图中可知，实验①②中，压力不同，而受力面积相同，实验②③中，压力相同，而受力面积不同，故可知做实验①②③是为了探究问题一。
（2）由实验④⑤可知，瓶子下落的高度相同，而瓶子和水的总质量不同，故可探究重力势能大小与质量是否有关。
（3）由实验⑤⑥中可知，瓶子和水的质量相同，而瓶子下落的高度不同，面团的凹陷程度不同，故可知“高空抛物”危害性大的原因是：质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。
【分析】（1）当受力面积相同时，可以探究压力的作用效果和压力大小的关系；
（2）当物体的高度相同时，可以探究重力势能和物体的质量的关系；
（3）质量相同时，物体的高度越大，重力势能越大。
17．（2022·江南模拟）在24届冬奥会上，中国自由式滑雪运动谷爱凌在女子大跳台决穿中获得金牌，小红观看了电视播放比赛的实况，对运动员落地点感到好奇。小明猜想：影响运动员离开跳台后沿水平方向运动距离的因素有三个：
猜想A：运动员的质量；
猜想B：运动员离地高度；
猜想C：运动员水平运动的速度。
为了验证猜想，小红进行了如图所示的实验；让钢球从光滑斜槽上的A点自由滚下，经抛出点C后离开斜槽，最后落在地面上的P点，用刻度尺分别测出抛出点离最高点的高度h1，抛出点离地高度h2，落地点P离抛出点C的水平距离s，实验表格如表所示。
序号 钢球质量m/g 抛出点离最高点的高度h1/m 抛出点离地的高度h2/m 落地点与抛出点的水平距离s/m
1 10 0.05 2 0.64
2 20 0.05 2 0.64
3 10 0.2 2 1.28
4 10 0.2 4 1.82
（1）不计空气阻力，离开抛出点C后的钢球只受 力的作用，离开抛出点C后，钢球沿如图所示的路径运动，说明钢球的运动状态是 （选填“改变”成“不变”）的；
（2）为了研究猜想A是否正确，应选用实验序号为 和 两组实验进行对比分析可得，钢球水平运动的距离与钢球质量 （选填“有关”或“无关”）；
（3）进行实验序号为3、4两组实验，第4次钢球离开抛出点C的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）第3次钢球离开抛出点C的速度；对比这两组实验数据，可证明猜想B是 （选填“正确”或“错误”）的。
【答案】（1）重；改变
（2）1；2；无关
（3）等于；正确
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）离开抛出点后，钢球处于空中，不计空气阻力，钢球只受重力。
钢球沿如图所示的路径运动，钢球的运动方向在不断变化，所以运动状态在改变。
（2）为了研究猜想A：与钢球质量有关，需要控制其它变量不变，只改变钢球质量，由表格数据可知，实验序号1和2，抛出点离最高点的高度和抛出点离地的高度相同，钢球质量不同，落地点与抛出点的水平距离相同，由此可得出钢球水平运动的距离与钢球质量无关。
（3）由表格数据可知，实验序号为3、4两组实验，钢球质量和抛出点离最高点的高度相同，抛出点离地的高度不同，落地点与抛出点的水平距离不同，由此可得出钢球水平运动的距离与钢球离地高度有关，故猜想B是正确的；钢球质量和抛出点离最高点的高度相同，则钢球在A处的重力势能相同，从A到C，重力势能和转化为动能，所以C处动能相同，速度相同，则第4次钢球离开抛出点C的速度等于第3次钢球离开抛出点C的速度。
【分析】重力势能的大小与质量、高度有关，根据控制变量法分析。
18．（2022·渭滨模拟）据报道高空坠物伤人事件时有发生，某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究。
实验器材：1cm厚的石膏板若干、质量为50g的鸡蛋数枚。
实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。
实验序号 楼层 石膏板被破坏的情况
1 5 鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2 15 鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3 25 鸡蛋破碎，石膏板被击穿
（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过 反映出来，这种实验研究方法是 ；
（2）根据表格中数据现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与 有关；
（3）根据所学知识你认为高空坠物破坏力还与 因素有关；
（4）实验后，小科对“高空落下的雨滴不会对人造成伤害”感到好奇。他通过查阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，所以雨滴下落时先加速，达到最大速度后，雨滴再匀速落向地面。雨滴下落过程中重力势能 、机械能 （均选填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】（1）石膏板的形变程度；转换法
（2）下落高度
（3）物体的质量
（4）减小；减小
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据题意，实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板的形变程度反映出来，将不容易观察的物理量转化为容易观察的物理量，这种方法叫转换法。
（2）根据实验现象可知，同一物体，下落的高度越高，石膏板的形变程度越多，故可以得出的结论是：同一物体从高空落到地面的破坏力与下落高度有关。
（3）在被举高的高度一定时，质量越大，重力势能越大，高空坠物破坏力还与质量因素有关。
（4）雨滴从高空落下的过程中，雨滴受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，达到最大速度后，雨滴匀速落向地面，故雨滴的动能不变，雨滴下落过程中，由于高度变小，重力势能变小；雨滴受到空气阻力，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小。
【分析】（1）根据题意，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板形变程度反映出来，采用了转换法。
（2）纵向比较表中数据，由控制变量法得出结论。
（3）重力势能与物体被举高的高度和质量有关，在被举高的高度一定时，质量越大，重力势能越大。
（4）在质量不变时，动能由速度大小决定，重力势能由物体被举高的高度决定，机械能为动能和重力势能之和。
19．（2022九上·海安月考）小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。
实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm）
1 1.00 1.50
2 2.00 6.00
3 3.00 13.50
4 4.00 24.00
5 5.00
（1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生 的物体具有弹性势能；
（2）实验时每次将弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 （“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小；
（3）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为 能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻；
（4）上表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 正比（选填“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。
【答案】（1）形变
（2）不同；小球第一次弹起的高度
（3）重力势；t1
（4）不成；37.50
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，则压缩的弹簧可对小球做功，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能。
（2）本实验探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”，根据控制变量法，故实验时每次将弹簧压缩不同的长度。
本实验中，通过小球上升高度反映弹簧弹性势能的大小；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因此实验时分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小。
（3）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，速度为0，动能为0，因高度最大，小球的重力势能最大，弹性势能全部转化为重力势能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球的机械能转化为内能；在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在t1时刻。
（4）由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为2.00cm时，压缩量是原来的2倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从1.50cm变成了6.00cm，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比。当压缩量由1.00cm变为3.00cm时，压缩量是原来的3倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从1.50cm变成了13.50cm，是原来的 倍；当压缩量由1.00cm变为4.00cm时，压缩量是原来的4倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从1.50cm变成了24.00cm，是原来的 倍，……，故弹簧的弹性势能E应该与压缩量x的平方成正比，表格中第5次实验中压缩量由1.00cm变为5.00cm，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的52倍，所以小球上升的高度应为h=1.50cm×25=37.50cm
【分析】（1）发生弹性形变的物体具有弹性势能；
（2）本实验探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”，根据控制变量法，故实验时每次将弹簧压缩不同的长度；实验时分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小；
（3）高度最大，小球的重力势能最大，弹性势能全部转化为重力势能；此过程中小球的机械能转化为内能；在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在刚开始；
（4）弹簧的弹性势能E应该与压缩量x的平方成正比，反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的52倍。
20．（2022·东营模拟）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mA=mB
（2）比较木块A和B将木桩打入沙中的深度，可得：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”)；
（3）比较木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，小刚认为：物体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 ．
（4）实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的 来判断重力势能的大小；下列实验与该步骤采用探究方法类似的是
A．学习光的三原色时，与颜料三原色做比较
B．研究发声的音叉是否振动，把音叉放进水里观察到水花四溅
【答案】（1）正上方
（2）越高(或越低)；越大(或越小)
（3）错误；木块B、C释放时的高度不同
（4）深度；B
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）木块释放后会在重力的作用下沿竖直方向运动，为了使木块准确撞击木桩，故木块应在木桩的正上方释放；
（2）木块A、B质量相同，木块B的高度大，将木桩打入沙中的深度大．由此可得在质量一定时，物体高度越高，将木桩打入沙中的深度越深，说明重力势能越大；反之物体高度越低，将木桩打入沙中的深度越浅，说明重力势能越小；
（3）由图可知：B、C的下落的高度不同，质量也不同，打击的木桩的深度相同；要探究物体重力势能的大小与质量的关系，应控制物体下落的高度相同；所以小刚的结论是错误的；原因就是木块B、C释放时的高度不同；
（4）木块的重力势能转化为木桩的动能，木块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙子越深，所以我们可以通过木桩陷入沙子的深度来判断重力势能的大小，这用到了转换法；学习光的三原色时，与颜料三原色做比较，用到了比较法，A不符合题意；研究发声的音叉是否振动，把音叉放进水里观察到水花四溅，实验中将音叉的振动转化为水花四溅，也用到了转换法，B符合题意．
【分析】（1）根据重力的方向分析；在实验的过程中，应排除影响探究的因素。
（2）观察图象中的相同点和不同点，从而得出结论。
（3）根据图象分析B、C的相同点和不同点，利用控制变量法分析。
（4）本题是把木块的重力势能转化成木桩陷进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；分析每个选项用到的方法。
人教版物理八年级下册重难点专题：影响势能的因素实验探究题
一、实验探究题
1．（2023·瑶海模拟）某物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：
（1）物体M从P点运动到Q点过程中，物体M的动能变化情况： ；
（2）弹簧弹性势能的大小是通过比较 来判断的；
（3）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用相同弹簧进行实验，先改变 之间的距离，再测出物体M静止时的位置，然后重复实验，测量多组数据并记录。
2．（2022九上·海淀期中）在探究物体重力势能的大小与哪些因素有关的实验中，小亮设计了如图所示的实验。在容器中装入适量的细砂，将木质小桌放在平整的细砂上，将铁块置于木质小桌正上方，各次实验中铁块从图中水平虚线处由静止释放，铁块自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动，并使桌腿陷入细砂中相应的深度。A、B、C三个铁块的质量关系为，甲、乙、丙、丁四次实验中，桌腿陷入细砂中的深度依次增大（图中未画出，铁块下落的高度远大于桌腿陷入细砂中的深度），请回答下列问题：
（1）实验中通过 来反映铁块重力势能的大小；
（2）若要探究物体重力势能的大小与物体被举高的高度是否有关，应选择 （填实验序号）两次实验；
（3）小亮利用乙、丙、丁三次实验，探究“物体重力势能的大小与质量的关系”，他的探究中存在的问题是 。
3．（2022·旌阳模拟）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
（2）分析比较 （选填“甲和乙”、 “甲和丙”或“乙和丙”）两种情况可知，重力势能的大小与物体的高度有关；
（3）小铁球m2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．（2023八下·顺义期中）在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中，小明准备了四块相同的花泥，两个体积相同但质量不同（m钢>m玻）的小球。
（1）如图甲所示，将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由图可知，实验的自变量是 ，控制不变的量是 ；
（2）如图乙所示，将钢球分别从距花泥h1分和h2析（h1 >h2）高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，据图得出结论：当 相同时，重力势能与 有关。
5．（2022·交城模拟）高空坠物伤人事件时有发生，奋发小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究：
实验器材：1cm厚的石膏板若干、质量为50g的鸡蛋数枚。
实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上由静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。
实验序号 楼层 石膏板的破坏情况
1 5 鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2 15 鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3 25 鸡蛋破碎，石膏板被击穿
（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过 反映出来。
（2）根据表格中数据现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与 有关。
（3）根据所学知识你认为高空坠物破坏力还与 因素有关，你的猜想依据是： 。
6．（2023·中山模拟）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mA=mB=mC
① ② ；
次数 ① 物体释放高度H ② 重力势能大小E
1
2
3
（2）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”或“木桩”）的重力势能大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）比较A、B、C三个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和高度的关系，得出的结论是 ；
（4）结合（3）中的实验结论，通过比较D和 （选填“A”“B”或“C”）两个重物将木桩打入沙中的深度，小明认为重力势能还可能跟质量有关。
7．（2022九上·苏州期中）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，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中虚线球所示。
（1）根据A，B，C三个小球在沙地中下陷的深度可以判断出释放前球 的重力势能最大；
（2）比较球A、C可得出结论 ；
（3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为 ；
（4）小球在下落过程中，重力会对小球做功，则重力对小球做功大小与时间关系图应是______。
A． B．
C． D．
8．（2022九上·苏州期中）如图所示，甲、乙两图中摆线的长度、摆线与竖直方向的夹角以及木块均相同，小球A、B的质量mA＜mB。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 无关；
（2）小强用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”，将小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过木块滑行的距离来反映小球撞击木块 （前/后）的动能大小；
（3）用该实验装置 （可以/不可以）探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”；
（4）在探究动能与物体质量的联系时，为了控制物体的速度，小强又设计了如图丙所示的实验方案：利用不同质量的小球将弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块（水平面对小球的阻力忽略不计）。方案是否可行？答： ；若按此方案操作，他会看到的现象： 。
9．（2022九上·泗洪月考）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，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中虚线球所示。
（1）根据 可以判断出 球释放前的重力势能最大；
（2）比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是 ；
（3）比较球A、B可得出的结论是： ；
（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，你认为更合适是 （选填“甲”或“乙”）。
10．（2022九上·江都月考）某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）.实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的，用到的物理研究方法为 法；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论 ；
（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （填“有关”或“无关”）；
（4）由B、C两图不能探究重力势能的大小与高度的关系，理由是 。
11．（2022八下·顺平期末）在探究物体的重力势能与其质量是否有关时，实验台上有大小相同、质量不同的实心铁块和实心木块各一个，小桌、装有细沙的玻璃容器、记号笔各一个，小敏利用上述器材，设计了自己的实验方案，如图甲、乙所示：
（1）本实验方案中通过 反映物体重力势能的大小，这是物理实验中常用到的“转换法”，即物理量不能直接测量时，把它们转换成其他可测量的物理量，从而进行研究比较。下列实验中也利用了转换法的是 （填字母）；
A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱
B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度
C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变
（2）小敏所画的实验设计方案存在的问题是 ；
（3）铁块在下落过程中减少的重力势能主要转化为 ；
（4）本实验可得出的结论是：当高度相同时， ，物体的重力势能越大。
12．（2022八下·烟台期末）小明同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
次数 橡皮条 橡皮条宽度/cm 橡皮条长度/cm 弹射的水平距离/m
1 a 0.50 20.00 10.10
2 b 0.50 30.00 8.20
3 c 1.00 20.00 14.00
请回答以下问题：
（1）实验中怎样间接反映橡皮条的弹性势能大小？
（2）比较第1次和第2次实验可以得到怎样的实验结论？
（3）分析第1次和第3次实验可以得到橡皮条的弹性势能与哪个因素的关系？
（4）用同种材料相同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最小的橡皮条是____
A．窄而长的 B．宽而长的 C．宽而短的 D．窄而短的
（5）在此实验中用到了哪两种物理方法？ 。
13．（2022八下·蓬莱期末）小华和小东利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。
（1）把重物按照图甲所示方式分别放在小桌上，观察桌腿陷入沙子中的深度。探究压力作用效果与什么因素有关；
①在分析压力作用效果与压力大小的关系时，小华选择图甲、乙两次实验进行比较，得出结论：压力越大，压力作用效果越明显；小东选择图甲、丙两次实验进行比较。得出结论：压力越大，压力作用效果越不明显；你认为 的结论是正确的，另一人错误的理由是 ；
②分析 两次实验可发现压力的作用效果与受力面积有关；
（2）如图丁所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，探究重力势能的大小与哪些因素有关；
①实验探究的是 （选填“重物”或“小桌”）的重力势能；
②通过图丁戊两次实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越 ，说明它的重力势能越 ；
③要进一步探究重力势能与质量的关系，应换用不同的重物，让它们从 （选填“不同高度”或“相同高度”）自由落下，观察桌腿陷入沙子的深度；
（3）上述探究过程中都是通过观察桌腿陷入沙子的深度来得出要探究的问题，在物理中称之为转换法，请举出一个也用到这种方法的实验 。
14．（2022八下·瑶海期末）如图是小明“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验，图中物体质量的关系：mA＝mB＜mC，物体被举的高度关系hA＝hC＜hB，木桩开始时高度相同。
（1）分析图中 两次实验可以得到的实验结论是：质量相同时，物体被举的越高，重力势能越大；
（2）分析图中甲、丙两次实验可以得到的实验结论是： ；
（3）图中B、C两个物体的重力势能大小EB EC（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
15．（2022八下·连城期末）在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，用三个体积相同而质量不同的实心小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示（括号内小写字母为实验序号，已知m钢>m玻璃>m木）。
（1）实验通过观察 ，判断重力势能的大小；
（2）实验序号 三次实验现象是在研究重力势能与质量是否有关，可以得出初步结论：物体高度相同时， ；
（3）实验（a）、（d）、（e）中控制的变量是 ，可归纳得出初步结论： 。
16．（2022·天津）热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米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。
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”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关；
（3）《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，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论 。
17．（2022·江南模拟）在24届冬奥会上，中国自由式滑雪运动谷爱凌在女子大跳台决穿中获得金牌，小红观看了电视播放比赛的实况，对运动员落地点感到好奇。小明猜想：影响运动员离开跳台后沿水平方向运动距离的因素有三个：
猜想A：运动员的质量；
猜想B：运动员离地高度；
猜想C：运动员水平运动的速度。
为了验证猜想，小红进行了如图所示的实验；让钢球从光滑斜槽上的A点自由滚下，经抛出点C后离开斜槽，最后落在地面上的P点，用刻度尺分别测出抛出点离最高点的高度h1，抛出点离地高度h2，落地点P离抛出点C的水平距离s，实验表格如表所示。
序号 钢球质量m/g 抛出点离最高点的高度h1/m 抛出点离地的高度h2/m 落地点与抛出点的水平距离s/m
1 10 0.05 2 0.64
2 20 0.05 2 0.64
3 10 0.2 2 1.28
4 10 0.2 4 1.82
（1）不计空气阻力，离开抛出点C后的钢球只受 力的作用，离开抛出点C后，钢球沿如图所示的路径运动，说明钢球的运动状态是 （选填“改变”成“不变”）的；
（2）为了研究猜想A是否正确，应选用实验序号为 和 两组实验进行对比分析可得，钢球水平运动的距离与钢球质量 （选填“有关”或“无关”）；
（3）进行实验序号为3、4两组实验，第4次钢球离开抛出点C的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）第3次钢球离开抛出点C的速度；对比这两组实验数据，可证明猜想B是 （选填“正确”或“错误”）的。
18．（2022·渭滨模拟）据报道高空坠物伤人事件时有发生，某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究。
实验器材：1cm厚的石膏板若干、质量为50g的鸡蛋数枚。
实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。
实验序号 楼层 石膏板被破坏的情况
1 5 鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2 15 鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3 25 鸡蛋破碎，石膏板被击穿
（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过 反映出来，这种实验研究方法是 ；
（2）根据表格中数据现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与 有关；
（3）根据所学知识你认为高空坠物破坏力还与 因素有关；
（4）实验后，小科对“高空落下的雨滴不会对人造成伤害”感到好奇。他通过查阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，所以雨滴下落时先加速，达到最大速度后，雨滴再匀速落向地面。雨滴下落过程中重力势能 、机械能 （均选填“增大”“不变”或“减小”）。
19．（2022九上·海安月考）小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。
实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm）
1 1.00 1.50
2 2.00 6.00
3 3.00 13.50
4 4.00 24.00
5 5.00
（1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生 的物体具有弹性势能；
（2）实验时每次将弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 （“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小；
（3）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为 能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻；
（4）上表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 正比（选填“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。
20．（2022·东营模拟）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mA=mB
（2）比较木块A和B将木桩打入沙中的深度，可得：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”)；
（3）比较木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，小刚认为：物体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 ．
（4）实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的 来判断重力势能的大小；下列实验与该步骤采用探究方法类似的是
A．学习光的三原色时，与颜料三原色做比较
B．研究发声的音叉是否振动，把音叉放进水里观察到水花四溅
答案解析部分
1．【答案】（1）先增大后减小
（2）物体M被弹出的距离
（3）OP
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）物体M从P点运动到O点过程中，弹簧从压缩状态到恢复原长，此过程弹簧的弹性势能转化为物体M的动能，即物体M的动能逐渐增大；而物体M从O点运动到Q点过程中，物体M要克服水平面的摩擦力做功，一部分动能将转化为内能，则此过程中动能会逐渐减小，因此整个过程中物体M的动能变化情况是先增大后减小。
（2）该实验中弹性势能的大小是通过物体M被弹出的距离来间接反映的，这采用了转换法，物体M被弹出的距离越大，则说明原来弹簧的弹性势能越大。
（3）探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，根据控制变量法可知，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同（即相同的弹簧），改变弹簧长度变化量，即OP间的距离。
【分析】（1）物体的受力方向和运动方向相同，加速运动，受力方向和运动相反，减速运动；
（2）物体受到的弹力越大，弹性势能越大，运行越远；
（3）探究弹性势能和弹性形变程度的关系，改变形变程度。
2．【答案】（1）桌腿陷入细砂中的深度
（2）甲、乙
（3）没有控制高度相同
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）物体A的重力势能越大，对桌子做功越多，桌腿陷入细沙中的深度越大，运用看得见的桌腿陷入细沙的深度来描述重力势能的大小。
（2）探究物体重力势能的大小与物体被举高的高度是否有关，应该改变高度，控制物体的动能相同，故应该选择甲、乙两次实验。
（3）小亮利用乙、丙、丁三次实验，质量不同，高度不变，而探究“物体重力势能的大小与质量的关系”时，需要高度不变，改变质量，故乙、丙、丁三次实验存在的问题是没有控制高度相同。
【分析】（1）探究物体重力势能的影响因素时，通过下落的物体将小桌打入沙子的深度反应；
（2）探究物体的重力势能和高度的关系，要保持物体的质量相同，而下落的高度不同；
（3）探究重力势能和物体的质量的关系，需要保持下落的高度相同。
3．【答案】（1）转换法
（2）乙和丙
（3）内
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）由题意知，实验中通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的，运用了转换法。
（2）探究重力势能与高度的关系，保持小球的质量不变，高度不同，选择图乙和图丙进行实验。
（3）当小球陷入沙中，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能，机械能减小。
【分析】（1）转换法是指将某一无法直接观察的实验现象转换为另一种可以观察到的现象。
（2）影响重力势能的因素是质量和高度；当探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等；在探究重力势能大小与质量的关系时，应控制高度相同。
（3）物体克服摩擦做功，将机械能转化为内能。
4．【答案】（1）质量；高度
（2）质量；高度
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）如图甲所示，将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由图可知，钢球和玻璃球体积相同，而密度不同，所以质量不同，实验的自变量是质量，而下落高度相同，所以控制不变的量是高度；
（2）如图乙所示，将钢球分别从距花泥h1分和h2处由静止释放，已知h1 >h2，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，高度越高的钢球，砸的越深，得出结论：当质量相同时，重力势能与高度有关。
【分析】（1）探究重力势能和物体质量的关系时，需要改变质量，保持下落的高度相同；
（2）探究重力势能和物体的高度的关系，需要保持物体的质量相等，下落的高度不同。
5．【答案】（1）石膏板的形变程度
（2）下落高度
（3）质量（或形状）等；重力势能的大小与质量和高度有关
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板形变程度反映出来，这种实验方法称为转换法。
（2） 同一鸡蛋从不同高度下落，高度越高，石膏板形变越严重，故可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与下落高度有关。
（3） 高空坠物的破坏力可能还与物体的质量和形状有关；下落时物体的重力势能转化为动能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关；物体的形状可能影响高空坠物的破坏力，因为物体着地时的受力面积大小不同，会影响物体受到的压强，根据
可知，压力一定时，受力面积越小，压强越大。
【分析】（1）根据题意，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板形变程度反映出来，采用了转换法。
（2）纵向比较表中数据，由控制变量法得出结论。
（3）重力势能与物体被举高的高度和质量有关，在被举高的高度一定时，质量越大，重力势能越大。
6．【答案】（1）物体的质量m；木桩打入沙中的深度h
（2）重物；转换
（3）物体的质量一定，物体被释放的高度越高，物体的重力势能越大
（4）C
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）探究重力势能与物体释放高度是否有关，需要控制物体的质量相同，改变物体下落的高度，所以表格中的①处为物体的质量m，通过观察木桩陷入沙中的深度，判断重力势能的大小，所以②处为木桩打入沙中的深度h。
（2）让重物自由下落打击在木桩上，重物具有重力势能，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，运用了转换法。
（3）由题意可知，A、B、C的质量是相同的，物块C的高度最大，物块B的高度大于A的高度，C撞击木桩的深度最大，B撞击木桩的深度大于A撞击木桩的深度，所以结论为：物体的质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大。
（4）判断重力势能与质量的关系，需要控制重物下落的高度相同，质量不同，由题意可知，应该选择A、D两次实验。
【分析】(1 )探究重力势能与物体释放高度是否有关，需要控制物体的质量相同，改变物体下落的高度；
(2)让重物自由下落打击在木桩上，重物具有重力势能，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，运用了转换法；
(3)物体的质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大；
(4)判断重力势能与质量的关系，需要控制重物下落的高度相同，质量不同。
7．【答案】（1）A
（2）物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大
（3）动能
（4）D
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（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；图中铁球A陷入沙中的深度最大，说明铁球A的重力势能最大。
（2）比较A、C两球可知，两球所处的高度相同，A是铁球，C是塑料球，铁球A的质量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。
（3）球在空中下落时，高度降低、速度变大，重力势能主要转化为动能。
（4）小球在单位时间内下落的高度越来越大（即小球下落过程中速度逐渐增大），根据W＝Gh可知，单位时间内重力对该球做功也越来越多，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）物体的重力势能越大， 做功越多；
（2）当物体下落的高度相同时，质量越大， 重力势能越大；
（3）下落的物体速度变大，动能变大，重力势能转化为动能；
（4）相同的力在做功时，速度越大， 做功越快。
8．【答案】（1）质量
（2）前
（3）可以
（4）不可行；木块在水平面移动的距离相等
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）由静止同时释放A、B两球，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置，这说明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均相同，速度大小与小球的质量无关。
（2）小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，此过程中重力势能转化为动能，之后小球与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，根据木块滑行的距离来反映小球撞击木块前的动能大小，这是转换法。
（3）物体的重力势能与质量和高度有关，小球摆动过程中重力势能转化为动能，根据控制变量法可知同一小球由不同高度释放，可探究重力势能与高度的关系，A、B两小球从相同高度释放可探究重力势能与质量的关系，故可以探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”。
（4）在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度时，弹簧的弹性势能转换成小球的动能，所以不同小球的动能是相同的，则木块在水平面移动的距离相等。
【分析】（1）物体下落高度相同时，质量不同，到达水平面的速度相同，速度大小和物体的质量无关；
（2）探究物体的动能的影响因素时，指物体做功前的动能；
（3）物体有高度的不同，可以探究重力势能大小的影响因素；
（4）弹簧是行变相同时，弹性势能相同，转化的动能相等。
9．【答案】（1）小球陷入沙地的深度；A
（2）质量
（3）质量相同时，高度越大重力势能越大
（4）甲
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验中运用转换法，将不易测量的重力势能大小转换为小球陷入沙地的深度，观察图中小球陷入沙地的深度发现，铁球A陷入沙地的深度最深，A球释放前的重力势能最大。
（2）大小相同的铁球A和塑料球C，质量不同，图中铁球A和塑料球C陷入沙地的深度不同，即铁球A和塑料球C释放前的重力势能不同，所以影响球A、C的重力势能大小的因素是质量。
（3）铁球A和铁球B的大小相同，则质量相等，铁球A高度更高，陷入沙地的深度更深，所以可得结论，质量相同时，高度越大重力势能越大。
（4）海绵具有弹性，物体落在上面，下陷的深度很快恢复，海面上凹陷的深度只与物体的重力有关，不能体现出重力势能的大小，故橡皮泥更合适。
【分析】（1）通过下落的物体的凹陷程度，可以反应物体重力势能的大小；
（2）当高度相同，物体的质量不同时，物体的重力势能和质量有关；
（3）当质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大；
（4）利用沙子反应物体的凹陷效果更好，海绵容易回弹，不易观察。
10．【答案】（1）球陷入沙坑的深度；转换
（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大
（3）无关
（4）没有控制两球的质量相等
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）铅球的重力势能大小是通过球陷入沙坑的深度来反映的，小球陷入沙子的深度越大，小球的重力势能越大；这是将看不到的重力势能转换成了看得到的凹陷深度，是转换法。
（2）比较A、B两球，下落高度相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大。
（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，说明两球的重力势能相同；由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
（4）由B、C两图中，两球的质量不同、两球所处的高度不同，不能探究重力势能的大小与高度的关系，理由是没有控制两球的质量相等。
【分析】（1）通过小球陷入沙坑的深度，可以反应重力势能的大小，利用了转换法；
（2）当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）重力势能的大小和物体运动的路径无关；
（4）探究重力势能和高度的关系时，需要保持质量相等。
11．【答案】（1）小桌陷入细沙中的深度；A
（2）物体下落的高度不同
（3）动能
（4）质量越大
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验中用到了转换法，把无法测量的物体重力势能的大小转换为可以测量的小桌陷入细沙中的深度。
A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱，运用了转换法，A符合题意；
B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度，运用了积累法，积少成多取平均值，B不符合题意；
C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变，运用了控制变量法，C不符合题意。
故答案为：A。
（2）小敏所画的实验设计方案中，研究重力势能与质量的关系时，没有控制物体下落的高度相同。
（3）铁块在下落过程中，高度降低，速度增大，所以减少的重力势能主要转化为动能。
（4）当物体下落的高度相同，物体质量不同时，可得出的结论是：当高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。
【分析】（1）实验中用到了转换法，用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱，也运用了转换法；
（2）研究重力势能与质量的关系时，需要控制物体下落的高度相同；
（3）下落过程中，高度降低，速度增大，所以减少的重力势能主要转化为动能；
（4）当高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。
12．【答案】（1）通过比较弹珠弹射的水平距离
（2）比较第1次和第2次实验可知，橡皮条宽度相同，橡皮条长度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，即弹性势能不同，由控制变量法可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关，在材料、厚度、宽度和伸长量相同时，长度越长橡皮条的弹性势能越小。
（3）宽度
（4）A
（5）控制变量法和转换法
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）实验中利用了转换法的实验方法，通过弹珠弹射的水平距离来反映橡皮条的弹性势能大小。
（2）比较第1次和第2次实验可知，橡皮条宽度相同，橡皮条长度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，即弹性势能不同，由控制变量法可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关，在材料、厚度、宽度和伸长量相同时，长度越长橡皮条的弹性势能越小。
（3）比较第1次和第3次实验可知，橡皮条长度相同，橡皮条宽度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，即弹性势能不同，由控制变量法可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。
（4）根据表格中的数据可知，用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量：若橡皮条长度相同，则橡皮条越宽的，弹性势能越大；若橡皮条宽度相同，则橡皮条越短的，弹性势能越大；故弹性势能最小的橡皮条是窄而长的，A符合题意。
（5）该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系；弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，这是转换法；因此在此实验中用到了两种物理方法分别是控制变量法和转换法。
【分析】（1）实验中，通过弹珠弹射的水平距离来反映橡皮条的弹性势能大小；
（2）在材料、厚度、宽度和伸长量相同时，长度越长橡皮条的弹性势能越小；
（3）橡皮条长度相同，橡皮条宽度不同，拉伸相同的伸长量，弹珠被弹开的水平距离不同，可知橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关；
（4）同种材料，若橡皮条长度相同，则橡皮条越宽的，弹性势能越大；若橡皮条宽度相同，则橡皮条越短的，弹性势能越大；
（5）实验中，运用了控制变量法和转换法。
13．【答案】（1）小华；没有控制受力面积大小相同；乙丙
（2）重物；多；大；相同高度
（3）探究动能大小的影响因素
【知识点】探究影响物体势能大小的因素；探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】（1）在分析压力作用效果与压力大小的关系时，要控制受力面积一定，小华选择图甲、乙两次实验进行比较，受力面积相同，只改变压力大小，通过桌子陷入沙子的深度来反映压力的作用效果，因此得出压力越大，压力作用效果越明显的结论是正确的。
小东选择图甲、丙两次实验进行比较，甲丙两图中压力大小不同，受力面积大小也不相同，不符合控制变量法，因此得出的结论是错误的，理由是没有控制受力面积大小相同，要分析压力作用效果与压力大小的关系，要控制受力面积大小相同，只改变压力大小。
要探究压力的作用效果与受力面积的关系，要控制压力大小相同，只改变受力面积大小，因此要选乙丙两次实验。
（2）探究重力势能的大小与哪些因素有关时，让重物从不同高度落下，撞击小桌，研究对象是重物，通过桌腿陷入沙子的深度来反映重力势能的大小，因此实验探究的是重物的重力势能。
通过图丁戊两次实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，由可知，重力对物体做的功越多，物体的机械能越大，能够对外做功就越多。
由图戊可知，重物高度越高，能够对外做功越多，桌腿陷入沙子的深度越深，说明它的重力势能越大。
探究重力势能与质量的关系，要控制重物所处的高度相同，只改变重物的质量，因此要应换用不同的重物，让它们从相同高度自由落下，观察桌腿陷入沙子的深度。
（3）在探究动能大小的影响因素的实验中，由于动能无法直接测量，所以通过木块被小球撞击后移动的距离来反映小球的动能大小，木块被撞击后移动的距离越远，说明小球的动能越大。
【分析】（1）受力面积相同，只改变压力大小，通过桌子陷入沙子的深度来反映压力的作用效果，因此得出压力越大，压力作用效果越明显的结论是正确的；要探究压力的作用效果与受力面积的关系，要控制压力大小相同，只改变受力面积大小；
（2）探究重力势能的大小与哪些因素有关时，让重物从不同高度落下，撞击小桌，研究对象是重物；重物高度越高，能够对外做功越多，桌腿陷入沙子的深度越深，说明它的重力势能越大；探究重力势能与质量的关系，要控制重物所处的高度相同，只改变重物的质量；
（3）在探究动能大小的影响因素的实验也应用了转换法。
14．【答案】（1）甲、乙
（2）高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大
（3）＝
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）由题可知，若想得到质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大的实验结论，根据控制变量法，则应控制物体的质量相同，改变物体的高度，故选择图中甲、乙两次实验。
（2）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较钉子进入沙堆的深浅来比较重力势能的大小的。钉子进入沙堆越深，说明物体做的功越多，即它原来具有的重力势能越大，比较图中甲、丙两次实验可知，物体A、C所处的高度相同，但是物体的质量不同，质量大的使钉子进入沙堆越深，即重力势能越大，所以分析图中甲、丙两次实验可以得到的实验结论是：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。
（3）由图中乙、丙可知，这两次实验使钉子进入沙堆的深度相同，所以它们的重力势能相等，即EB=EC。
【分析】（1）根据控制变量法，则应控制物体的质量相同，改变物体的高度；
（2）高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）两次实验使钉子进入沙堆的深度相同，它们的重力势能相等。
15．【答案】（1）花泥凹陷深度
（2）（a）、（b）、（c）；质量越大，重力势能就越大
（3）小球的质量；物体质量相等，高度越大，具有的重力势能就越大
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据题意可知，实验利用转换法，将难以测量的重力势能转换为易观察的花泥凹陷深度。花泥凹陷越深，说明落下的小球对对花泥做的功越多，则小球具有的重力势能越大。因此实验中是通过花泥凹陷深度来判断重力势能大小。
（2）在探究重力势能与质量是否有关的实验中，质量是探究因素，因此应该改变物体的质量；物体的高度是不被探究的因素，应该保持一致。在图示的五次实验中，物体处于相同的高度的是（a）、（b）、（c）三次实验，它们的质量不同（m钢>m玻璃>m木），符合探究重力势能与质量的关系实验，因此（a）、（b）、（c）三次实验现象是在研究重力势能与质量是否有关。
由图示观察（a）、（b）、（c）三次实验现象可知，物体从相同高度落下时，实验（a）中钢球对应的花泥凹陷的深度最大，其次是实验（b）玻璃球对应的花泥，实验（c）木质球对应的花泥凹陷的深度最小，说明钢球的重力势能最大，其次是玻璃球，木质球的重力势能最小，而它们的质量关系为m钢>m玻璃>m木，因此可以得出，物体高度相同时，质量越大，重力势能就越大。
（3）观察图示，实验（a）、（d）、（e）三次实验中使用相同的钢球，分别从不同的高度落下，因此物体的质量相同，所以质量是不被探究的因素，即为实验中的控制变量。
观察图示，实验（a）、（d）、（e）三次实验中使用相同的钢球，分别从不同的高度落下，所以这三次实验探究的是物体的重力势能与物体高度的关系。实验（a）中钢球所处的高度最高，其次是实验（d），实验（e）钢球所处的高度最低，实验结果为：实验（a）中花泥凹陷的深度最大，其次是是实验（d），实验（e）中花泥凹陷深度最小，可以得出结论：物体质量相等，高度越大，具有的重力势能就越大。
【分析】（1）探究重力势能的影响因素时，通过花泥的凹陷程度反应重力势能；
（2）探究重力势能和质量的关系，改变质量，保持高度相同；
（3）当物体的质量相等时，高度不同，可以探究重力势能和高度的关系。
16．【答案】（1）问题一
（2）质量
（3）质量相同的物体，位置越高，重力势能越大
【知识点】探究影响物体势能大小的因素；探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】（1）由图中可知，实验①②中，压力不同，而受力面积相同，实验②③中，压力相同，而受力面积不同，故可知做实验①②③是为了探究问题一。
（2）由实验④⑤可知，瓶子下落的高度相同，而瓶子和水的总质量不同，故可探究重力势能大小与质量是否有关。
（3）由实验⑤⑥中可知，瓶子和水的质量相同，而瓶子下落的高度不同，面团的凹陷程度不同，故可知“高空抛物”危害性大的原因是：质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。
【分析】（1）当受力面积相同时，可以探究压力的作用效果和压力大小的关系；
（2）当物体的高度相同时，可以探究重力势能和物体的质量的关系；
（3）质量相同时，物体的高度越大，重力势能越大。
17．【答案】（1）重；改变
（2）1；2；无关
（3）等于；正确
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）离开抛出点后，钢球处于空中，不计空气阻力，钢球只受重力。
钢球沿如图所示的路径运动，钢球的运动方向在不断变化，所以运动状态在改变。
（2）为了研究猜想A：与钢球质量有关，需要控制其它变量不变，只改变钢球质量，由表格数据可知，实验序号1和2，抛出点离最高点的高度和抛出点离地的高度相同，钢球质量不同，落地点与抛出点的水平距离相同，由此可得出钢球水平运动的距离与钢球质量无关。
（3）由表格数据可知，实验序号为3、4两组实验，钢球质量和抛出点离最高点的高度相同，抛出点离地的高度不同，落地点与抛出点的水平距离不同，由此可得出钢球水平运动的距离与钢球离地高度有关，故猜想B是正确的；钢球质量和抛出点离最高点的高度相同，则钢球在A处的重力势能相同，从A到C，重力势能和转化为动能，所以C处动能相同，速度相同，则第4次钢球离开抛出点C的速度等于第3次钢球离开抛出点C的速度。
【分析】重力势能的大小与质量、高度有关，根据控制变量法分析。
18．【答案】（1）石膏板的形变程度；转换法
（2）下落高度
（3）物体的质量
（4）减小；减小
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）根据题意，实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板的形变程度反映出来，将不容易观察的物理量转化为容易观察的物理量，这种方法叫转换法。
（2）根据实验现象可知，同一物体，下落的高度越高，石膏板的形变程度越多，故可以得出的结论是：同一物体从高空落到地面的破坏力与下落高度有关。
（3）在被举高的高度一定时，质量越大，重力势能越大，高空坠物破坏力还与质量因素有关。
（4）雨滴从高空落下的过程中，雨滴受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，达到最大速度后，雨滴匀速落向地面，故雨滴的动能不变，雨滴下落过程中，由于高度变小，重力势能变小；雨滴受到空气阻力，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小。
【分析】（1）根据题意，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过石膏板形变程度反映出来，采用了转换法。
（2）纵向比较表中数据，由控制变量法得出结论。
（3）重力势能与物体被举高的高度和质量有关，在被举高的高度一定时，质量越大，重力势能越大。
（4）在质量不变时，动能由速度大小决定，重力势能由物体被举高的高度决定，机械能为动能和重力势能之和。
19．【答案】（1）形变
（2）不同；小球第一次弹起的高度
（3）重力势；t1
（4）不成；37.50
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，则压缩的弹簧可对小球做功，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能。
（2）本实验探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”，根据控制变量法，故实验时每次将弹簧压缩不同的长度。
本实验中，通过小球上升高度反映弹簧弹性势能的大小；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因此实验时分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小。
（3）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，速度为0，动能为0，因高度最大，小球的重力势能最大，弹性势能全部转化为重力势能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球的机械能转化为内能；在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在t1时刻。
（4）由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为2.00cm时，压缩量是原来的2倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从1.50cm变成了6.00cm，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比。当压缩量由1.00cm变为3.00cm时，压缩量是原来的3倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从1.50cm变成了13.50cm，是原来的 倍；当压缩量由1.00cm变为4.00cm时，压缩量是原来的4倍，而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度从1.50cm变成了24.00cm，是原来的 倍，……，故弹簧的弹性势能E应该与压缩量x的平方成正比，表格中第5次实验中压缩量由1.00cm变为5.00cm，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的52倍，所以小球上升的高度应为h=1.50cm×25=37.50cm
【分析】（1）发生弹性形变的物体具有弹性势能；
（2）本实验探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”，根据控制变量法，故实验时每次将弹簧压缩不同的长度；实验时分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小；
（3）高度最大，小球的重力势能最大，弹性势能全部转化为重力势能；此过程中小球的机械能转化为内能；在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在刚开始；
（4）弹簧的弹性势能E应该与压缩量x的平方成正比，反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的52倍。
20．【答案】（1）正上方
（2）越高(或越低)；越大(或越小)
（3）错误；木块B、C释放时的高度不同
（4）深度；B
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）木块释放后会在重力的作用下沿竖直方向运动，为了使木块准确撞击木桩，故木块应在木桩的正上方释放；
（2）木块A、B质量相同，木块B的高度大，将木桩打入沙中的深度大．由此可得在质量一定时，物体高度越高，将木桩打入沙中的深度越深，说明重力势能越大；反之物体高度越低，将木桩打入沙中的深度越浅，说明重力势能越小；
（3）由图可知：B、C的下落的高度不同，质量也不同，打击的木桩的深度相同；要探究物体重力势能的大小与质量的关系，应控制物体下落的高度相同；所以小刚的结论是错误的；原因就是木块B、C释放时的高度不同；
（4）木块的重力势能转化为木桩的动能，木块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙子越深，所以我们可以通过木桩陷入沙子的深度来判断重力势能的大小，这用到了转换法；学习光的三原色时，与颜料三原色做比较，用到了比较法，A不符合题意；研究发声的音叉是否振动，把音叉放进水里观察到水花四溅，实验中将音叉的振动转化为水花四溅，也用到了转换法，B符合题意．
【分析】（1）根据重力的方向分析；在实验的过程中，应排除影响探究的因素。
（2）观察图象中的相同点和不同点，从而得出结论。
（3）根据图象分析B、C的相同点和不同点，利用控制变量法分析。
（4）本题是把木块的重力势能转化成木桩陷进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；分析每个选项用到的方法。
