题目内容

【题目】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。

【答案】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。

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