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【題目】小夏同學子啊體育活動中,從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā),并產生了如下猜想.

猜想一:物體的重力勢能與物體的質量有關

猜想二:物體的重力勢能與物體的下落高度有關

猜想三:物體的重力勢能與物體的運動路徑有關

為此小夏設計了如圖所示的實驗:用大小、形狀相同的A、B、CD四個鉛球分別從距離沙表面某高度處靜止釋放,其中D球從光滑彎曲管道上端靜止滑入,最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運動的能量損失不計).

實驗數據如下表:

1)本實驗中,采用的研究問題的方法是_______.(寫出一種方法即可)

2)本實驗中,鉛球的重力勢能大小是通過_______來反映的.

3)為驗證猜想二,應比較_____(填實驗序號),得到的結論是:當物質量相同時,_______

4)比較③④,得到的結論是___________________________

5)經進一步實驗和分析,小夏大膽給出重力勢能(Ep)的表達式Ep=mgh,并去辦公室詢問了老師,得以證實,小夏高興不已,回到教室后,根據學過的知識又算出了各小球落到沙表面的動能,其中B球的動能為______J.(忽略空氣阻力,g=10N/kg

【答案】 控制變量法 鉛球陷入沙中的深度 ①③ 物體所處的高度越高,重力勢能越大 物體的重力勢能與物體運動的路徑無關 2

【解析】1)物理學中對于多因素或多變量的問題,常常采用控制因素(變量)的方法,把多因素的問題變成多個單因素的問題.每一次只改變其中的某一個因素,而控制其余幾個因素不變,從而研究被改變的這個因素對事物的影響,分別加以研究,最后再綜合解決,這種方法叫控制變量法,該實驗中用到了控制變量法;(2)本實驗中,鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙面的深度來反映;(3)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B球陷入沙深度更大,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;(4)比較③④兩球,兩球的質量相同,下落高度也相同,兩球的運動路徑不同,發(fā)現兩球運動的路徑不同,但陷入沙深度相同,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)根據Ep=mgh可得,B球的動能Ep=mgh=0.4kg×10N/kg×0.5m=2J

練習冊系列答案
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