Question

【題目】某同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙里的深度情況猜想到：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球質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H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球陷入沙里的深度更大，由此可得出結論：當下落高度一定時，___________。

(3)比較________兩球，發現C球陷入沙里的深度更大，由此可得出結論：當物體質量相同時，高度越高，物體的重力勢能越大。

(4)比較C、D兩球，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙里的深度相同，由此可得出結論：

________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 鉛球陷入沙面的深度 物體的質量越大，重力勢能越大 A、C 物體的重力勢能與物體的運動路徑無關

【解析】(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)要研究重力勢能與高度的關系，需要保持球的質量和運動路徑相同，改變下落高度，所以應選擇的是A. C兩球，發現C球陷入沙中深度更大，由此可得出結論：當物體質量相同時，下落的高度越高，物體的重力勢能越大；(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。