Question

【题目】某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3．

（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过________________来反映的．

（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，质量____________，重力势能_______________．

（3）比较_________和__________两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大．

（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径________（有关/无关）．

（5）铅球在陷入沙面之前，将重力势能转化为________能．

Answer 1

【答案】球陷入沙的深度 越大 越大 A C 无关 动

【解析】

（1）本实验应用了转换法，即用球陷入沙的深度代表铅球的重力势能大小；

（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，因为两球高度相同，而B球质量大，故由此可得出结论：当下落高度一定时，质量越大，重力势能越大。

（3）比较A和C两球，质量相同，而C球高度更高，所以得出：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大．

（4）因为通过比较C、D两球，质量和高度相同，路径不同，但陷入沙深度相同，故可得出：物体的重力势能与物体运动的路径无关。

（5）铅球下落时，高度降低，而速度增大，所以：将重力势能转化为动能．

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