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，質(zhì)量____________，重力勢能_______________．

（3）比較_________和__________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________（有關(guān)/無關(guān)）．

（5）鉛球在陷入沙面之前，將重力勢能轉(zhuǎn)化為________能．

Answer 1

【答案】球陷入沙的深度 越大 越大 A C 無關(guān) 動

【解析】

（1）本實驗應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法，即用球陷入沙的深度代表鉛球的重力勢能大小；

（2）比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，因為兩球高度相同，而B球質(zhì)量大，故由此可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度一定時，質(zhì)量越大，重力勢能越大。

（3）比較A和C兩球，質(zhì)量相同，而C球高度更高，所以得出：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）因為通過比較C、D兩球，質(zhì)量和高度相同，路徑不同，但陷入沙深度相同，故可得出：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關(guān)。

（5）鉛球下落時，高度降低，而速度增大，所以：將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．

答案：(1). 球陷入沙的深度 (2). 越大 (3). 越大 (4). A (5). C (6). 無關(guān) (7). 動