如图甲所示.是设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关“的实验装置．其中AB是四分之一光滑圆弧轨道.BC是粗糙的水平面.木块初始静止在B点.让小球从距水平面高h处由静止释放.小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨轨道.然后与木块发生碰撞.木块运动一段距离后最终停下来．小球可认为是光滑的.如圈乙所示.是实验过程中的三个步骤其中小球质量m1� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

14．如图甲所示，是设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关“的实验装置．其中AB是四分之一光滑圆弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放，小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来．小球可认为是光滑的，如圈乙所示，是实验过程中的三个步骤其中小球质量m₁＜m₂=m₃，小球由静止释放的位置距水平面的高度h₁=h₂＜h₃．

（1）在小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的动能．设步骤一和步骤三中的小球刚到达水平位置时的速度为v₁、v₂，则v₁小于v₂（选填“大于、小于或等于”）．
（2）通过观察木块移动的距离来比较小球的重力势能的大小．这里运用科学研究方法是控制变量法和转换法．
（3）歩骤一、歩骤二是探究小球的重力势能大小与小球的质量关系．
（4）步骤二、步骤三是探究小球的重力势能大小与小球的高度的关系．

分析（1）根据影响动能和重力势能的因素来进行分析，得出结论；
物体质量越大，被举高的越高，具有的重力势能越大，到达斜面底部时转化的动能越多；
（2）利用转化法反映重力能的大小，通过木块移动距离反映小球重力势能的大小；
（3）探究重力势能与质量的关系，应控制小球的高度相同，改变小球的质量；
（4）探究重力势能与高度的关系，应控制小球的质量相同，改变小球的高度．

解答解：
（1）将小球从图示位置由静止释放，小球向下滑动的过程中，观察到它的速度越来越大，则小球的动能逐渐增大，重力势能逐渐减小，重力势能转化为动能．
因为m₁＜m₃，h1＜h₃；所以步骤一小球具有的重力势能大于步骤三中的重力势能，当小球滑下刚到达水平位置时的速度为v₁小于v₂．
（2）该实验通过木块移动的距离大小反映小球重力势能的大小，利用了转换法．
（3）比较歩骤一、歩骤二可以看出小球释放的高度相同，小球的质量不同，木块移动的距离不同，所以这两次试验是探究小球的重力势能大小与小球质量的关系．
（4）比较歩骤二、歩骤三可以看出小球质量相同，小球的释放高度不同，木块移动的距离不同，所以这两次试验是探究小球的重力势能大小与小球高度的关系．
故答案为：（1）动能；小于；（2）木块移动的距离；转换；（3）小球的质量；（4）小球的高度．

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．