Question

【題目】王瑞同學(xué)在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā)，并產(chǎn)生了如下猜想：

猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)

猜想二：物體的重力勢能與物體的下落高度有關(guān)

猜想三：物體的重力勢能與物體的運(yùn)動路徑有關(guān)

為此設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)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(yùn)動的能量損失不計(jì)）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)序號	鉛球代號	鉛球質(zhì)量/g	下落高度/m	陷入沙中的深度/m
①	A	200	0.5	0.1
②	B	400	0.5	0.18
③	C	200	1	0.2
④	D	200	1	0.2

(1)本實(shí)驗(yàn)中，采用的研究問題的方法是_____和_____。

(2)本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢能大小是通過_____來反映的。

(3)為驗(yàn)證猜想二，應(yīng)比較_____（填實(shí)驗(yàn)序號），得到的結(jié)論是：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，_____。

(4)比較③④，得到的結(jié)論是_____。

(5)經(jīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和分析，王瑞同學(xué)大膽給出重力勢能（Ep）的表達(dá)式“Ep=mgh”，并去辦公室詢問了老師，得以證實(shí)，王瑞同學(xué)高興不已。回到教室后，他根據(jù)學(xué)過的知識又算出了各小球落到沙表面時(shí)的動能，其中B球的動能為_____J。（忽略空氣阻力，g取10N/kg）

Answer 1

【答案】控制變量法 轉(zhuǎn)換法 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(yùn)動的路徑無關(guān) 2

【解析】

(1)[1][2]物理學(xué)中對于多因素或多變量的問題，常常采用控制變量的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題。每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)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(shí)驗(yàn)中用到了控制變量法。鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙面的深度來反映，用到轉(zhuǎn)換法。

(2)[3]本實(shí)驗(yàn)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)[4][5]比較A、C兩球，兩球質(zhì)量相等、運(yùn)動路徑相同，下落高度不同，C球下落的高度高，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，物體所處的高度越高，重力勢能越大。

(4)[6]比較③④兩球，兩球的質(zhì)量相同，下落高度也相同，兩球的運(yùn)動路徑不同，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。

(5)[7]根據(jù)可得，B球的動能為