Question

某物理实验小组在探究“影响重力势能大小的因素”时提出了如下猜想：

猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关。

猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关。

猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。

为了验证猜想，他们准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图甲、乙所示（图乙中，小球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验中均让小球从图中高度自由下落，待小球静止后，分别用刻度尺测出小球陷入花泥的深度。请你根据图中实验情景完成下列内容：

 

(1)本实验是通过观察__________来判断重力势能大小的；

(2)比较A、B两球，由此可得出结论：__________________；

(3)比较_______两球，可得出结论：当物体的质量相同时，高度越高，物体具有的重力势能越大；

(4)比较C、D两球，可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径______（选填“有关”或“无关”）；

(5)小球下落陷入花泥前，将重力势能转化为_______能。

Answer

小球陷入花泥的深度 当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 A、C 无关 动

【解析】

(1)[1]本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥的深度来反映的。

(2)[2]比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入花泥更深，说明B球的重力势能较大。由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。

(3)[3]比较A、 C两球，两球的质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入花泥更深，说明C球的重力势能较大。由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大。

(4)[4]比较C、D两球，两球的质量相同，下落的高度也相同，两球的运动路径不同，但陷入花泥的深度相同。由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。

(5)[5]小球下落陷入花泥前，质量不变，高度减小，速度增大，将重力势能转化为动能。