Question

【題目】某物理實(shí)驗(yàn)小組在探究“影響重力勢能大小的因素”時(shí)，提出了如下猜想：

猜想一：重力勢能的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)；

猜想二：重力勢能的大小可能與物體所在的高度有關(guān)；

猜想三：重力勢能的大小可能與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。

為了驗(yàn)證猜想，他們準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材：花泥（易產(chǎn)生塑性形變）若干塊，刻度尺一把體積相同、質(zhì)量為m的小球3個(gè)和質(zhì)量為2m的小球一個(gè)。所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖1、所示（圖2）中，小球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì)）。實(shí)驗(yàn)中均讓小球從圖中高度自由下落，待小球靜止后，分別用刻度尺測出小球陷入花泥的深度。請你根據(jù)圖中實(shí)驗(yàn)情景完成下列內(nèi)容：

（1）本實(shí)驗(yàn)是通過觀察_____來判斷重力勢能大小的；

（2）比較A、B兩球，由此可得出結(jié)論：_____；

（3）比較_____兩球，可得出結(jié)論：當(dāng)物體_____相同時(shí)，高度越高，物體具有的重力勢能越大；

（4）比較C、D兩球，可得出：物體的重力勢能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑_____（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；

（5）小球下落陷入花泥前，將重力勢能轉(zhuǎn)化為_____能，陷入花泥后到小球靜止過程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為_____能，能量在轉(zhuǎn)化過程中是_____的（選填“守恒”或“不守恒”）

Answer 1

【答案】小球陷入花泥的深度 當(dāng)下落高度一定時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大 A、C 質(zhì)量 無關(guān) 動(dòng) 內(nèi) 守恒

【解析】

（1）本實(shí)驗(yàn)中，小球的重力勢能大小是通過小球陷入花泥的深度來反映的；

（2）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球陷入花泥的深度更大，說明B球的重力勢能較大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度一定時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；

（3）比較A、C兩球，兩球質(zhì)量相同，下落路徑也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，發(fā)現(xiàn)C球陷入花泥的深度更大，說明C球的重力勢能較大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體的質(zhì)量相同時(shí)，下落高度越高，物體的重力勢能越大；

（4）比較C、D兩球，兩球的質(zhì)量相同，下落高度也相同，兩球的運(yùn)動(dòng)路徑不同，但陷入花泥的深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。

（5）小球下落陷入花泥前，質(zhì)量不變，高度減小，速度增大，所以將重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；

陷入花泥后到小球靜止過程中，小球與花泥摩擦，最終靜止，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；能量在轉(zhuǎn)化過程中是守恒的。