Question

【題目】某同學(xué)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(zhì)量、下落高度和運動路徑有關(guān)。于是設(shè)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(zhì)量為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H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(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， 。

（3）比較 兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙中深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時，下落的高度越高，物體的重力勢能越大。

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

（5）小球在下列過程陷入沙面前，將重力勢能轉(zhuǎn)化為 能，陷入沙中后到小球靜止過程中，將機械能轉(zhuǎn)化為 能。

Answer 1

【答案】（1）鉛球陷入沙子的深度 （2）質(zhì)量越大，重力勢能越大 （3）A 、C （4）無關(guān) （5）動能 內(nèi)

【解析】

試題分析：（1）重力勢能的大小是用鉛球陷入沙子的深度來反映的，陷得越深，則鉛球的重力勢能越大。（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：當(dāng)下落高度一定時，質(zhì)量越大，重力勢能越大。（3）研究高度對重力勢能的影響應(yīng)選擇質(zhì)量相同、高度不同的球進(jìn)行比較，所以比較A、C兩球。（4）比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關(guān)。（5）小球在陷入沙面前，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，陷入沙中后到小球靜止過程中，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。