问题例2 某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响物体重力势能大小的因素，已知重物的质量关系为$m_{1}=m_{2}＜m_{3}$，使用的器材有沙子、木桩等.实验时，让重物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)实验中，通过观察判断(选填“木桩”或“重物”)的重力势能大小。
(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.实验现象表明：当一定时，物体的质量越大，重力势能。
(3)实验中为了探究重力势能大小与高度的关系，应让质量相同的重物，从(选填“相同高度”或“不同高度”)由静止自由下落.实验现象表明：当质量一定时，物体越大，重力势能越大。
(4)对比甲、乙、丙三次实验，重物具有的重力势能最大的是图(选填“甲”“乙”或“丙”)中的重物。

例2 (1)木桩陷入沙子的深度 重物 (2)甲、丙 高度 越大 (3)不同高度 所处的高度 (4)乙

【解析】
(1) 实验中运用转换法，通过观察木桩陷入沙子的深度来判断重物的重力势能大小，重物重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙中越深。
(2) 探究重力势能与质量的关系，需控制下落高度相同，改变质量，故选择甲、丙两图；实验现象表明：当高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。
(3) 探究重力势能与高度的关系，需控制质量相同，改变下落高度，所以让质量相同的重物从不同高度由静止自由下落；实验现象表明：当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越大。
(4) 木桩陷入沙中越深，说明重物对木桩做功越多，重物的重力势能越大，由图可知乙图中木桩陷入沙中最深，故乙中的重物重力势能最大。
【答案】
(1) 木桩陷入沙子的深度 重物
(2) 甲、丙 高度 越大
(3) 不同高度 所处的高度
(4) 乙
【知识点】
重力势能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题通过转换法将重物重力势能的大小转换为木桩陷入沙中的深度，利用控制变量法探究重力势能与质量、高度的关系，注重对实验方法的考查，有助于理解重力势能的影响因素。
【难度系数】
0.7