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A、B、C、D四個(gè)鉛球，其中A、C、D三球的質(zhì)量為m，B求質(zhì)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(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì)）。實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過來反映的；
（2）比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：；
（3）比較A、C兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：；
（4）比較C、D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“無關(guān)”）。
（5）小球在下落過程陷入沙面之前，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為能。

Answer 1

【答案】
（1）球陷入沙面的深度
（2）當(dāng)所處高度一定時(shí),物體的質(zhì)量越大,重力勢(shì)能越大
（3）當(dāng)物體的質(zhì)量相同時(shí),所處高度越高,物體的重力勢(shì)能越大
（4）無關(guān)
（5）動(dòng)
【解析】解：（1）本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)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(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：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；

（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(shì)能與高度的關(guān)系，需要保持球的質(zhì)量一定，所以選擇的是A、C兩球；

（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，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)的路徑無關(guān)；

（5）小球在下落過程陷入沙面之前，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．

故答案為：（1）球陷入沙面的深度；（2）當(dāng)所處高度一定時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大；（3）當(dāng)物體的質(zhì)量相同時(shí)，所處高度越高，物體的重力勢(shì)能越大；（4）無關(guān)；（5）動(dòng)。

（1）利用轉(zhuǎn)化法來反映重力勢(shì)能的大小；（2）、（3）、（4）利用控制變量法分析得出結(jié)論；（5）小球在下落過程陷入沙面之前重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．