例2
如图所示,用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不等的木块,探究影响重力势能大小的因素。

(1)选用质量不等的木块是探究重力势能的大小与的关系;操作时应让木块由的高度自由落下。
(2)重力势能的大小是通过比较来间接判断的。
(3)探究重力势能的大小与高度的关系,应让质量相同的木块,由的高度,从小桌的正上方自由下落;实验数据表明,木块的，具有的重力势能越大。

解：
(1) 质量；相同
(2) 桌腿陷进沙子里的深度
(3) 不同；高度越高

【分析】
这道题是探究重力势能影响因素的实验题，首先要明确实验用到的两个核心方法：控制变量法和转换法。第一问，我们要判断变量是什么，选用质量不等的木块，就说明我们要改变的物理量是质量，那就要控制另一个影响因素高度保持一致，这样才能单独探究质量对重力势能的影响。第二问，重力势能的大小是看不见摸不着的，我们需要通过它对外做功的效果来间接体现，也就是看小桌被砸之后陷入沙子的程度。第三问，反过来探究高度对重力势能的影响，就要控制质量不变，改变下落的高度，最后根据实验现象就能得到对应结论。
【解析】
(1) 已知重力势能的影响因素是物体的质量和下落高度，实验中选用质量不等的木块，保持下落高度相同，此时唯一变量是质量，因此是探究重力势能大小与质量的关系；按照控制变量法的要求，操作时应让木块由相同的高度自由落下。
(2) 本实验使用转换法，木块的重力势能越大，对三脚小桌做功就越多，桌腿陷入细沙的深度就越深，因此重力势能的大小是通过比较桌腿陷进沙子里的深度来间接判断的。
(3) 根据控制变量法，探究重力势能的大小与高度的关系时，需要控制木块质量相同，改变下落高度，因此应让质量相同的木块，由不同的高度，从小桌的正上方自由下落；实验现象显示，木块高度越高，桌腿陷入沙子越深，说明木块的高度越高，具有的重力势能越大。
【答案】
(1) 质量；相同
(2) 桌腿陷进沙子里的深度
(3) 不同；高度越高
【知识点】
控制变量法；转换法；重力势能的影响因素
【点评】
本题属于探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考察控制变量法和转换法在物理探究实验中的应用，只要明确“探究某一因素对物理量的影响时，只改变该因素、控制其余所有变量不变”的核心逻辑，理解转换法将抽象势能大小转化为直观沙坑凹陷程度的思路，就可以顺利完成作答。
【难度系数】
0.8