小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想。
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的
、
、
、
四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中
球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。

实验数据如下表:
|
实验序号 |
铅球代号 |
铅球质量
|
下落高度
|
陷入沙中的深度
|
|
① |
|
200 |
0.5 |
0.1 |
|
② |
|
400 |
0.5 |
0.25 |
|
③ |
|
200 |
1 |
0.2 |
|
④ |
|
200 |
1 |
0.2 |
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 。(写出一种方法即可)
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的。
(3)为验证猜想二,应比较 (填实验序号),得到的结论是:当物体质量相同时, 。
(4)比较③④,得到的结论是 。
(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能
的表达式“
”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能,其中
球的动能为
.(忽略空气阻力,