为了“探究金属球的重力势能大小与什么因素有关”，物理课外兴趣小组的同学们利用学校运动场上的沙坑和质量不同但体积相同的金属球来进行实验，如图所示。

1. 为了“探究金属球的重力势能大小与什么因素有关”，物理课外兴趣小组的同学们利用学校运动场上的沙坑和质量不同但体积相同的金属球来进行实验，如图所示。

(1) 实验步骤为：

A.将沙坑中的沙面抹水平；

B.让同一金属球从高度由静止自由下落，观察坑中水平沙面被撞击后凹陷程度；

C.让质量不同的金属球从高度由静止自由下落，观察坑中的水平沙面被撞击凹陷的程度；

(2) 实验中，通过比较来间接判断金属球的重力势能的大小，金属球撞击沙面直到静止，金属球的机械能转化成为能。

【考点】

探究影响物体势能大小的因素;

【答案】

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实验探究题容易

1. 探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示，已知木块A、B、C的质量关系为m_A=m_C<m_B ，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示。

(1) 实验时，是通过观察来比较木块的重力势能大小。

(2) 比较木块A和B对木桩撞击的情形，可得出结论：当相同时，越大，物体的重力势能越大。

(3) 比较木块B和C对木桩撞击的情形，（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与高度有关的初步结论，理由是。

实验探究题普通

2. 如图甲，小明和小华在观看奥运会射箭时，发现运动员弓拉得越弯，箭射得越远.他们思考：弹簧和弓相似，弹簧形变时弹性势能与哪些因素有关？经讨论后，小明和同学们提出了以下几种猜想：

猜想1：与弹簧的材料有关；

猜想2：与弹簧的弹性形变的程度有关；

(1) 为了验证“猜想1”是否正确，小明利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小球、一个木块，在同一水平面上进行了如图乙所示的实验.将同一小球分别挤压弹簧A和B，将弹簧A和B压缩（选填“相同”或“不同”）的长度，松手后，小球被弹开推动同一位置的木块，通过比较来比较弹簧A和B的弹性势能大小；

①小球被弹簧弹开过程中，将弹性势能转化为能，根据图乙中的实验现象，可以说明猜想1是（选填“正确”或“错误”）的；

②假若水平面光滑，本实验将（选填“能”或“不能”）达到探究目的；

(2) 小华设计了一个实验方案来验证“猜想2”：

实验步骤：

a.将小球置于弹簧A右端，让小球挤压弹簧，放手后小球弹出，与木块相碰，木块移动的距离为s₁；

b.让小球再次挤压弹簧A，增大压缩程度，放手后，木块移动的距离为s₂；

c.换弹簧B重复上述a、b两个步骤。

①实验结果发现s₁<s₂ ，说明；

②换用弹簧B再次实验的目的是。

实验探究题普通

3. 为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明用小方桌、沙箱及A、B、C三个质量不同的重物进行了如图所示甲、乙、丙三次实验。将A、B、C三个重物分别从距离轻放在细砂上的小方桌桌面上方一定高度处由静止释放，重物砸到小方桌上，使桌腿进入细砂中，用刻度尺测出桌腿进入细砂中的深度。已知A、B、C三个重物质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，且 $\text{[math]}$ ；A、B、C三个重物释放时距小方桌桌面的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，且 $\text{[math]}$ ；刻度尺测出桌腿进入细砂中的深度分别为 $\text{[math]}$ ，且 $\text{[math]}$ 。物体下落的距离远大于物体的厚度和桌腿陷入细砂中的深度。

(1) 对比甲、乙两次实验可知重力势能与有关；

(2) 设甲实验中物体A释放前的重力势能为 $\text{[math]}$ ，丙实验中物体C释放前的重力势能为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“>”“<”“=”或“无法判断”）。

实验探究题普通