Question

【題目】某同學在體育活動中，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量、下落高度和運動路徑有關。于是設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三球的質量為m，B求質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H處靜止下落，C球從距沙表面高2H處靜止下落，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，發現B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：；
（3）比較A、C兩球，發現C球陷入沙深度更大，由此可得出結論：；
（4）比較C、D兩球，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑（選填：“有關”或“無關”）。
（5）小球在下落過程陷入沙面之前，將重力勢能轉化為能。

Answer 1

【答案】
（1）球陷入沙面的深度
（2）當所處高度一定時,物體的質量越大,重力勢能越大
（3）當物體的質量相同時,所處高度越高,物體的重力勢能越大
（4）無關
（5）動
【解析】解：（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙面的深度來反映；

（2）比較A、B兩球，下落高度和運動路徑相同，B球質量大于A球質量，發現B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當下落高度一定時，物體的質量越大，重力勢能越大；

（3）C球陷入沙深度更大，比較知，C球下落的高度最大，要研究重力勢能與高度的關系，需要保持球的質量一定，所以選擇的是A、C兩球；

（4）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，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關；

（5）小球在下落過程陷入沙面之前，將重力勢能轉化為動能．

故答案為：（1）球陷入沙面的深度；（2）當所處高度一定時，物體的質量越大，重力勢能越大；（3）當物體的質量相同時，所處高度越高，物體的重力勢能越大；（4）無關；（5）動。

（1）利用轉化法來反映重力勢能的大小；（2）、（3）、（4）利用控制變量法分析得出結論；（5）小球在下落過程陷入沙面之前重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能．