Question

【題目】某同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢(shì)能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)．于是設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的、、、四個(gè)鉛球，其中、、三球的質(zhì)量為，球質(zhì)量為，讓、兩球從距沙表面高靜止下落，球從距沙表面高靜止下落，球從距沙表面高的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下（球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì)）．實(shí)驗(yàn)測(cè)得、兩球陷入沙深度分別為和，、兩球陷入沙深度均為，且．

（）本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過(guò)__________來(lái)反映的．

（）比較、兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢(shì)能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑__________（選填：“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．

（）比較__________兩球，發(fā)現(xiàn)球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，物體的重力勢(shì)能大小與其下落高度有關(guān)．

（）比較、兩球，發(fā)現(xiàn)球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：__________．

（）小球在下落過(guò)程陷入沙面前，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為__________能，陷入沙中后到小球靜止過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為__________能．

Answer 1

【答案】球陷入沙面的深度 無(wú)關(guān) A、C； 質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大 動(dòng) 內(nèi)

【解析】

（1）重力勢(shì)能的大小不能直接觀察，應(yīng)利用轉(zhuǎn)換法

（2）研究物體重力勢(shì)能與運(yùn)動(dòng)路徑的關(guān)系時(shí)，需要應(yīng)用控制變量法，改變運(yùn)動(dòng)路徑即可

（3）研究物體重力勢(shì)能與下落高度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用控制變量法，保持物體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)路徑相同，改變下落高度即可

（4）影響重力勢(shì)能的因素有物體的質(zhì)量和下落高度，保持下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑相同，改變物體質(zhì)量即可

（5）一定條件下，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；物體克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

（1）根據(jù)題意知道，實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過(guò)球陷入沙面的深度來(lái)反映；

（2）根據(jù)題意知道，C、D兩球質(zhì)量相同，下落高度也相同，兩球的運(yùn)動(dòng)路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論是：物體的重力勢(shì)能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)；

（3）若研究重力勢(shì)能與高度的關(guān)系，需要保持球的質(zhì)量一定，比較A、C兩球知道，質(zhì)量相等，下落的高度不同，C球下落的高度較大，且C球陷入的沙深度大些，故應(yīng)選擇的是A、C兩球。可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，物體的重力勢(shì)能大小與其下落高度有關(guān)。

（4）比較A、B兩球，下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑相同，B球質(zhì)量大于A球質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論是：當(dāng)下落高度一定時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大；

（5）球在下落過(guò)程中，高度減小，速度增大，所以是將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；當(dāng)球陷入沙中，由于與沙子摩擦，而最終靜止，即是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。