Question

【題目】某物理實驗小組在探究“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。

為了驗證猜想，他們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1、所示（圖2）中，小球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗中均讓小球從圖中高度自由下落，待小球靜止后，分別用刻度尺測出小球陷入花泥的深度。請你根據(jù)圖中實驗情景完成下列內容：

（1）本實驗是通過觀察_____來判斷重力勢能大小的；

（2）比較A、B兩球，由此可得出結論：_____；

（3）比較_____兩球，可得出結論：當物體_____相同時，高度越高，物體具有的重力勢能越大；

（4）比較C、D兩球，可得出：物體的重力勢能與物體運動的路徑_____（選填“有關”或“無關”）；

（5）小球下落陷入花泥前，將重力勢能轉化為_____能，陷入花泥后到小球靜止過程中，將機械能轉化為_____能，能量在轉化過程中是_____的（選填“守恒”或“不守恒”）

Answer 1

【答案】小球陷入花泥的深度 當下落高度一定時，物體的質量越大，重力勢能越大 A、C 質量 無關 動 內 守恒

【解析】

（1）本實驗中，小球的重力勢能大小是通過小球陷入花泥的深度來反映的；

（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(fā)現(xiàn)B球陷入花泥的深度更大，說明B球的重力勢能較大，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）比較A、C兩球，兩球質量相同，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球陷入花泥的深度更大，說明C球的重力勢能較大，由此可得出結論：當物體的質量相同時，下落高度越高，物體的重力勢能越大；

（4）比較C、D兩球，兩球的質量相同，下落高度也相同，兩球的運動路徑不同，但陷入花泥的深度相同，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）小球下落陷入花泥前，質量不變，高度減小，速度增大，所以將重力勢能轉化為動能；

陷入花泥后到小球靜止過程中，小球與花泥摩擦，最終靜止，將機械能轉化為內能；能量在轉化過程中是守恒的。