10. 为探究物体的重力势能是否与物体的质量、下落高度和运动路径有关，某同学设计如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个小球(A、C、D三球的质量为m，B球的质量为2m)，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H的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)。实验测得A、B两球陷入深度分别为$h_1$和$h_2$，C、D两球陷入深度均为$h_3$，且$h_1 ＜ h_2 ＜ h_3$。

（1）本实验中，小球的重力势能大小通过来反映。
（2）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径（填“有关”或“无关”）。
（3）比较A、B两球，发现B球陷入深度更大，由此可得出结论：。

10. (1) 球陷入沙面的深度 (2) 无关 (3) 当物体的下落高度相同时，物体的质量越大，物体的重力势能越大

【分析】
本题是探究重力势能影响因素的实验，运用转换法和控制变量法解题。解题思路：（1）利用转换法，将抽象的重力势能大小转换为直观的小球陷入沙面的深度；（2）对比C、D两球，控制质量和下落高度相同，改变运动路径，根据陷入深度判断重力势能与路径的关系；（3）对比A、B两球，控制下落高度相同，改变质量，根据陷入深度推导重力势能与质量的关系。
【解析】
（1）实验中，小球重力势能越大，对沙面做功越多，陷入沙面的深度越大，因此通过球陷入沙面的深度反映重力势能大小，属于转换法的应用。
（2）C、D两球质量均为m，下落高度均为2H，仅运动路径不同，陷入深度相同，说明重力势能相同，故重力势能与运动路径无关。
（3）A、B两球下落高度均为H，A质量为m、B质量为2m，B陷入深度更大，说明B重力势能更大，因此得出：当物体下落高度相同时，质量越大，重力势能越大。
【答案】
(1) 球陷入沙面的深度
(2) 无关
(3) 当物体的下落高度相同时，物体的质量越大，物体的重力势能越大
【知识点】
重力势能的影响因素，转换法，控制变量法
【点评】
本题考查重力势能影响因素的探究实验，重点考查转换法和控制变量法的应用，是力学基础实验题，需学生掌握实验设计逻辑与结论推导方法。
【难度系数】
0.6