Question

某課外興趣小組研究勢能：
（1）小明想探究物體的重力勢能與哪些因素有關的實驗中，三個相同的木樁被從空中靜止釋放的鐵塊撞擊，陷入沙坑中的情況如圖1 所示．在此實驗中，我們是通過觀察

木樁下陷的深度

來比較各鐵塊重力勢能的大小，
若m_B＜m_C，則梁鐵塊下落的關系是h_B

大于

 h_C（選填：“大于”“等于”或“小于”）．
（2）小華想探究彈性勢能的大小與哪些因素有關．她利用一段彈簧、光滑軌道、物塊A和B等器材進行實驗．如圖2所示，用物塊將彈簧壓縮到一定程度后釋放，物塊沿軌道向左滑行，最高可沖到光滑斜面虛框處．
①實驗時可通過觀察同一滑塊

沖上斜面的高度

來判斷彈性勢能的大小．
②比較如圖2（a）、（b）兩個實驗可以初步得出，彈簧的彈性形變越大，具有的彈性勢能就

越大

．
③若物塊沖上斜面的最大高度ha=hc＜hb，彈性形變的大小La＜Lb=Lc，則物塊達到最高處所具有的重力勢能Ea、Eb、Ec的大小關系是

E_a＜E_b=E_c

．

Answer 1

分析：（1）用控制變量法和轉換法對物體勢能大小進行判斷．重力勢能的大小與物體的質量，物體被舉起的高度有關，當高度相同時，物體的質量越大，重力勢能越大；當質量相同時，物體被舉得越高，重力勢能越大．結合圖象進行分析判斷．
（2）①在彈簧恢復原長的過程中，彈簧對滑塊做功，彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能，彈簧的彈性勢能越大，滑塊獲得的動能就越大，滑塊沖上斜面的高度就越高，可通過比較同一滑塊沖上斜面的高度來判斷彈簧彈性勢能的大小；
②分析（a）與（b）兩個實驗中彈簧形變的大小與物塊沖上斜面高度間的關系得出結論；
③在該實驗中彈簧的彈性勢能先轉化為物塊的動能，然后物塊的動能由轉化為滑塊的重力勢能，彈簧的形變量越大，物塊獲得的動能越大，最終物塊的重力勢能越大，比較彈簧形變的大小即可比較出物塊重力勢能的大小．

解答：解：
（1）實驗中物體落下時將重力勢能轉化為動能，打擊木樁對其做功，通過木樁陷入沙中的深度來反映物體重力勢能的大小；
根據觀察圖象，BC陷入沙中的深度相同，說明BC的重力勢能相同，若m_B＜m_C，則說明h_B＞h_C；
（2）①實驗時可通過觀察同一滑塊沖上斜面的高度來判斷彈性勢能的大小；
②比較（a）與（b）兩個實驗可知，彈簧的形變量l_a＜l_b，物塊沖上斜面的高度h_a＜h_b，
同一滑塊沖上斜面的高度越大，彈簧的彈性勢能越大，由此可見：彈簧的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大；
③彈簧的形變量越大，彈簧的彈性勢能越大，最終物塊在最高處時所具有的重力勢能越大，因為l_a＜l_b=l_c，因此E_a＜E_b=E_c；
故答案為：（1）木樁下陷的深度；大于；（2）①沖上斜面的高度；②越大； ③E_a＜E_b=E_c．

點評：本實驗探究了影響重力勢能和彈簧彈性勢能的因素，對學生來說難度較大；知道實驗過程中能量的轉化方式、通過不同實驗對比是正確解題的關鍵．