Question

【題目】沈仔細同學在研究“影響重力勢能大小的因素”時，提出了如下猜想：

猜想一：重力勢能的大小可能與物體的質量有關；

猜想二：重力勢能的大小可能與物體所在的高度有關；

猜想三：重力勢能的大小可能與物體的運動路徑有關．

他為了驗證猜想，準備了如下實驗器材：花泥（易產生塑性形變）若干塊，刻度尺一把，

體積相同、質量為m的小球3個和質量為2m的小球一個．所用實驗裝置如圖甲、乙所示．

為驗證猜想，他首先讓質量分別為m、2m的小球A、B從距花泥表面高H處由靜止下落，測得A、B小球陷入花泥的深度為h1和h2，如圖甲所示；然后讓質量為m的小球C從距花泥表面高3H處由靜止下落，質量為m的小球D從距花泥表面高3H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下（球在光滑管道中運動的能量損失不計）．測得C、D小球陷入花泥的深度均為h3，且h1<h2<h3．請你完成下列內容：

（1）本實驗中，小球的重力勢能大小是通過_____________________來反映的；

（2）分析圖甲所示的實驗現象，可得出結論：當物體的_______、_______相同時，_______越大，重力勢能越大；

（3）分析圖乙所示的實驗現象，發現兩球運動的路徑不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物體的重力勢能與物體運動的路徑_______（選填“有關”或“無關”）；

（4）綜合分析圖甲、乙所示的實驗現象，還可得出的結論是：_________________．

Answer 1

【答案】 小球陷入花泥中的深度 高度 運動路徑 質量 無關 當物體的運動路徑、質量都相同時，所在的高度越高，重力勢能越大

【解析】解答：(1)本實驗中，小球的重力勢能大小是通過小球陷入花泥中的深度來反映；(2)圖甲中，比較A. B兩球，下落高度和運動路徑都相同，B球質量大于A球質量，發現B球陷入花泥深度更大，由此可得出結論：當物體的高度、運動路徑相同時，物體的質量越大，重力勢能越大；(3)圖乙中，比較C. D兩球，兩球的質量相同，下落高度也相同，兩球的運動路徑不同，發現兩球陷入花泥深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關。(4)甲乙兩圖中，AC兩球的質量和運動路徑相同，高度不同，高度越高，陷入花泥深度越深，故結論為：當物體的運動路徑、質量都相同時，所在的高度越高，重力勢能越大。