Question

某课外兴趣小组研究势能：
（1）小明想探究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图1 所示．在此实验中，我们是通过观察

木桩下陷的深度

来比较各铁块重力势能的大小，
若m_B＜m_C，则梁铁块下落的关系是h_B

大于

 h_C（选填：“大于”“等于”或“小于”）．
（2）小华想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图2所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
①实验时可通过观察同一滑块

冲上斜面的高度

来判断弹性势能的大小．
②比较如图2（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就

越大

．
③若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小La＜Lb=Lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是

E_a＜E_b=E_c

．

Answer 1

分析：（1）用控制变量法和转换法对物体势能大小进行判断．重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大．结合图象进行分析判断．
（2）①在弹簧恢复原长的过程中，弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，弹簧的弹性势能越大，滑块获得的动能就越大，滑块冲上斜面的高度就越高，可通过比较同一滑块冲上斜面的高度来判断弹簧弹性势能的大小；
②分析（a）与（b）两个实验中弹簧形变的大小与物块冲上斜面高度间的关系得出结论；
③在该实验中弹簧的弹性势能先转化为物块的动能，然后物块的动能由转化为滑块的重力势能，弹簧的形变量越大，物块获得的动能越大，最终物块的重力势能越大，比较弹簧形变的大小即可比较出物块重力势能的大小．

解答：解：
（1）实验中物体落下时将重力势能转化为动能，打击木桩对其做功，通过木桩陷入沙中的深度来反映物体重力势能的大小；
根据观察图象，BC陷入沙中的深度相同，说明BC的重力势能相同，若m_B＜m_C，则说明h_B＞h_C；
（2）①实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
②比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量l_a＜l_b，物块冲上斜面的高度h_a＜h_b，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
③弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为l_a＜l_b=l_c，因此E_a＜E_b=E_c；
故答案为：（1）木桩下陷的深度；大于；（2）①冲上斜面的高度；②越大； ③E_a＜E_b=E_c．

点评：本实验探究了影响重力势能和弹簧弹性势能的因素，对学生来说难度较大；知道实验过程中能量的转化方式、通过不同实验对比是正确解题的关键．