Question

【题目】沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关；
猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关；
猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关．
他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，
体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m的小球一个．所用实验装置如图甲、乙所示．
为验证猜想，他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落，测得A、B小球陷入花泥的深度为h1和h2 ， 如图甲所示；然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落，质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．测得C、D小球陷入花泥的深度均为h3 ， 且h1＜h2＜h3 ． 请你完成下列内容：
（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过来反映的；
（2）分析图甲所示的实验现象，可得出结论：当物体的、相同时，越大，重力势能越大；
（3）分析图乙所示的实验现象，发现两球运动的路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径（选填“有关”或“无关”）；
（4）综合分析图甲、乙所示的实验现象，还可得出的结论是： ．

Answer 1

【答案】
（1）小球陷入花泥中的深度
（2）高度；运动路径；质量
（3）无关
（4）当物体的运动路径、质量都相同时，所在的高度越高，重力势能越大
【解析】解：（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥中的深度来反映；（2）图甲中，比较A、B两球，下落高度和运动路径都相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入花泥深度更大，由此可得出结论：当物体的高度、运动路径相同时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）图乙中，比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球陷入花泥深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关．（4）甲乙两图中，AC两球的质量和运动路径相同，高度不同，高度越高，陷入花泥深度越深，故结论为：当物体的运动路径、质量都相同时，所在的高度越高，重力势能越大． 所以答案是：（1）小球陷入花泥中的深度；（2）高度；运动路径；质量；（3）无关；（4）当物体的运动路径、质量都相同时，所在的高度越高，重力势能越大．