Question

【題目】某同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質量、下落高度和運動路徑有關。于是設計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質量為m，B求質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H處靜止下落，C球從距沙表面高2H處靜止下落，D球從距沙表面高2H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（球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗測得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且h1＜h2＜h3

（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過__________來反映的；

（2）比較A、B兩球，發現B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：_____________；

（3）比較A、C兩球，發現C球陷入沙深度更大，由此可得出結論：___________；

（4）比較C、D兩球，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑___________（選填：“有關”或“無關”）。

（5）小球在下落過程陷入沙面之前，將重力勢能轉化為___________ 能。

Answer 1

【答案】 球陷入沙面的深度 當所處高度一定時，物體的質量越大，重力勢能越大 當物體的質量相同時，所處高度越高，物體的重力勢能越大 無關 動

【解析】（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙面的深度來反映；
（2）比較A、B兩球，下落高度和運動路徑相同，B球質量大于A球質量，發現B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當下落高度一定時，物體的質量越大，重力勢能越大；
（3）C球陷入沙深度更大，比較知，C球下落的高度最大，要研究重力勢能與高度的關系，需要保持球的質量一定，所以選擇的是A、C兩球；
（4）比較C、D兩球，兩球的質量相同，下落高度也相同，兩球的運動路徑不同，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關．
（5）小球在下落過程陷入沙面之前，將重力勢能轉化為動能．
故答案為：(1). 球陷入沙面的深度 (2). 當所處高度一定時，物體的質量越大，重力勢能越大 (3). 當物體的質量相同時，所處高度越高，物體的重力勢能越大 (4). 無關 (5). 動