Question

8．利用如图所示装置探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”．

将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L都相同，θ₁＜θ₂，已知A球的质量小于B球的质量．
（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置．这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的质量无关（选填“有关”或“无关”）．
（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远．由此可得出结论：高度相同时，质量大的，重力势能大（选填“大”或“小”）．
（3）比较图乙、图丙，观察丙图中B球能将木块C撞得更远．由此可得结论：质量相同时，高度越高，重力势越大．

Answer 1

分析 （1）比较甲乙两图的速度和质量的关系便可得出结论；
（2）木块被撞出得远，说明小球的重力势能大，根据重力势能大小和质量大小比较，得出重力势能和质量的关系；
（3）比较乙丙两图速度的大小，根据小球被撞得距离比较出重力势能的大小，从而得出结论．

解答 解：（1）甲乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关；
（2）由图甲乙可知两小球摆动高度相同，因为m_A＜m_B，B球能将木块c撞得更远，说明B球的重力势能更大，因此可得高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；
（3）乙丙两图，小球的质量相同，丙图中小球摆动高度高即θ₁＜θ₂，所以丙图小球的重力势能更大，观察丙图中B球能将木块C撞得更远，说明在质量相等时，高度越高，重力势能越大．
故答案为：（1）无关；（2）大；（3）质量．

点评 此题是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验，实验装置与以往的课本装置不同，采用悬挂的小球做实验，实验更容易操作，同时考查了学生根据实验现象得出结论的能力．