【題目】某同學(xué)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(zhì)量、下落高度和運動路徑有關(guān).于是設(shè)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(zhì)量為m,B求質(zhì)量為2m,讓A、B兩球從距沙表明高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(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大,由此可得出結(jié)論: ;

(3)比較A、C兩球,發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大,由此可得出結(jié)論: ;

(4)比較C、D兩球,發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同,但陷入沙深度相同,由此可得出結(jié)論:物體的重力勢能與物體運動的路徑 (選填:“有關(guān)”或“無關(guān)”).

【答案】(1)球陷入沙面的深度;(2)當下落高度一定時,物體的質(zhì)量越大,重力勢能越大;(3)當物體的質(zhì)量相同時,下落高度越高,物體的重力勢能越大;(4)無關(guān).

【解析】

試題分析:影響重力勢能的因素有物體的質(zhì)量和下落高度,實驗中研究物體的重力勢能與物體的質(zhì)量關(guān)系時,需要保持下落高度和運動路徑相同,改變物體質(zhì)量;

研究物體重力勢能與下落高度的關(guān)系時,需要保持物體質(zhì)量和運動路徑相同,改變下落高度;研究物體重力勢能與運動路徑的關(guān)系時,需要保持物體質(zhì)量和下落高度相同,改變運動路徑.據(jù)此分析解答.

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(zhì)量大于A球質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大,由此可得出結(jié)論:當下落高度一定時,物體的質(zhì)量越大,重力勢能越大;

(3)比較A、C兩球,兩球質(zhì)量相同,下落路徑也相同,C球的下落高度大于A球的下落高度,發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大,由此可得出結(jié)論:當物體的質(zhì)量相同時,下落高度越高,物體的重力勢能越大;

(4)比較C、D兩球,兩球的質(zhì)量相同,下落高度也相同,兩球的運動路徑不同,發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同,但陷入沙深度相同,由此可得出結(jié)論:物體的重力勢能與物體運動的路徑無關(guān).

故答案為:(1)球陷入沙面的深度;(2)當下落高度一定時,物體的質(zhì)量越大,重力勢能越大;(3)當物體的質(zhì)量相同時,下落高度越高,物體的重力勢能越大;(4)無關(guān).

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