9. 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,他利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。他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。如图所示,是小刚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________相同时,物体所处高度越高,重力势能越大。
(4) 通过比较________(选填“甲和乙”“乙和丙”或“甲和丙”)两组实验,可得出的结论是：物体所处高度相同时,物体________越大,重力势能越大。

重物
桌腿陷入沙子的深度
质量
乙和丙
质量

【解析】
(1) 实验中让重物从高处落下撞击小桌，通过小桌的形变来反映重物的重力势能，故探究的是重物的重力势能。
(2) 实验采用转换法，将重力势能的大小转换为桌腿陷入沙子的深度，桌腿陷入沙子越深，说明重物的重力势能越大。
(3) 甲、乙两组实验中，重物的质量相同，下落的高度不同，乙中重物下落高度更高，桌腿陷入沙子更深，可验证猜想二，得出结论：当物体质量相同时，物体所处高度越高，重力势能越大。
(4) 要探究重力势能与物体质量的关系，需控制物体所处高度相同，改变质量，故选择乙和丙两组实验；由实验现象可知，物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。
【答案】
(1) 重物
(2) 桌腿陷入沙子的深度
(3) 二；质量
(4) 乙和丙；质量
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题考查重力势能的探究实验，主要运用转换法和控制变量法，注重对实验分析能力的考查，是力学探究的典型题型。
【难度系数】
0.7

10. 我们所用的圆珠笔,有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧(如图甲所示)。小文和小军在拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏时发现,小军的笔弹得高一些,小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关。那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？小文猜想：①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。

(1) 小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧 A 和 B、一个小钢球、一块轻木块,在同一水平面上进行了如图乙所示的实验,此实验是为了验证猜想___________(选填“①”或“②”),实验中弹性势能的大小是通过___________来体现的。
(2) 为验证另一个猜想,小文进行了如下操作：
a. 将小球置于弹簧 A 的右端,使弹簧被压缩的长度为 2 cm,放手后小球被弹出,并与一木块相碰,木块被推动了一段距离$ s_1。$
b. 将弹簧___________(选填“A”或“B”)压缩的程度稍大一些,把小球置于弹簧的右端,观察小球撞击木块后木块移动的距离$ s_2。$
c. 若___________,说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关；若___________,说明弹簧弹性形变的程度越大,弹性势能越小；若$ s_1 ＜s_2,$说明___________。

①
轻木
块被小钢球撞击后移动的距离
A
$s_1=s_2$
$s_1＞s_2$
弹簧弹性形变的程度越大，弹性势能越大

【解析】
(1) 图乙中两个弹簧外形完全相同、材料不同，且弹性形变程度相同，因此是为了验证猜想①；实验中通过轻木块被小钢球撞击后移动的距离来反映弹簧弹性势能的大小，这是转换法的应用。
(2) 验证弹性势能与弹性形变程度的关系时，需控制弹簧材料相同，所以应选用弹簧A；若$ s_1=s_2$，说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关；若$ s_1＞s_2$，说明弹簧弹性形变的程度越大，弹性势能越小；若$ s_1 ＜s_2,$说明弹簧弹性形变的程度越大，弹性势能越大。
【答案】
(1) ①；轻木块被小钢球撞击后移动的距离
(2) A；$s_1=s_2$；$s_1＞s_2$；弹簧弹性形变的程度越大，弹性势能越大
【知识点】
弹性势能的影响因素；控制变量法；转换法
【点评】
本题通过实验探究弹性势能的影响因素，重点考查控制变量法与转换法在实验中的应用，培养实验探究能力。
【难度系数】
0.6