12. 某同学在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”时,选用了下列实验器材:一块厚泡沫、三个相同的铁钉、三个铝块(其质量分别为 $ m_1 $、$ m_2 $ 和 $ m_3 $,且 $ m_1 = m_2 ＜ m_3 $)。他将铁钉插入泡沫中的相同深度,分别将三个铝块在空中由静止释放撞击铁钉,铁钉进入泡沫的深度如图 11 所示。
(1)实验中,铝块在下落过程中,其____能转化为动能。该同学可以通过观察____来比较铝块重力势能的大小。
(2)比较____两次实验的情况,说明铝块所处的高度相同时,质量越大,铝块的重力势能越大。比较 a、b 两次实验可得到的结论是____。

【解析】：（1）铝块在下落过程中，质量不变，高度降低，速度增大，其重力势能转化为动能。实验中通过观察铁钉进入泡沫的深度来比较铝块重力势能的大小，因为铝块重力势能越大，撞击铁钉时对铁钉做的功越多，铁钉进入泡沫的深度就越大。（2）要说明铝块所处的高度相同时，质量越大，铝块的重力势能越大，应选择高度相同但质量不同的实验进行比较，即b、c两次实验；比较a、b两次实验，铝块质量相同，高度不同，高度越高，铁钉进入泡沫越深，说明质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。
【答案】：（1）重力势；铁钉进入泡沫的深度 （2）b、c；质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大

13. 图 12 是小球弹跳的频闪照片,小球弹起的高度越来越低,其中 1、2 是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能____(选填“增大”“减小”或“不变”)。两个位置相比,小球具有较大速度的是____(选填“1”或“2”)位置。

增大 1

14. 小强在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,选用质量不同的两个小球(其质量分别为 M、m,且 $ M ＞ m $),分别从不同的高度 h 和 $ H ( H ＞ h ) $ 由静止开始滚下撞击木块 B,实验过程如图 13 所示。

(1)小强通过观察____来判断小球动能的大小,这种研究方法叫作____。
(2)甲、乙实验中让小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下,目的是使小球____。由甲、乙两图实验现象可得出结论:____。
(3)分析____和____两图实验现象可得出结论:物体的动能大小与质量有关。
(4)实验中若使用的木块质量较大,为确保实验仍有较明显的现象,可使用的方法是____。
(5)若水平面绝对光滑,本实验将____(选填“能”或“不能”)达到探究目的,理由是小球和木块将____。

【解析】：
- （1）在探究物体动能大小的实验中，通过观察木块被推动的距离来判断小球动能大小，这是因为小球动能越大，对木块做功越多，木块被推动距离越远，这种将不易观察的动能大小转化为易观察的木块移动距离的方法叫转换法。
- （2）甲、乙实验让小球从斜面不同高度滚下，目的是使小球到达水平面时的速度不同。甲图中小球高度$H$大，到达水平面速度大，木块被推动距离$s_1$远；乙图中小球高度$h$小，到达水平面速度小，木块被推动距离$s_2$近。由此得出：质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
- （3）要探究动能与质量关系，需控制速度相同（即从同一高度滚下），改变质量。乙图小球质量$m$，丙图小球质量$M$（$M＞m$），且都从高度$h$滚下，所以分析乙和丙两图。
- （4）若木块质量大，为使实验现象明显，可增大小球动能，即让小球从更高的高度滚下（增大小球速度），或者增大小球质量（因为动能与质量和速度有关）。
- （5）若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小球和木块将做匀速直线运动，木块会一直运动下去，无法通过木块移动距离判断动能大小，所以本实验不能达到探究目的。
【答案】：
- （1）木块被推动的距离；转换法
- （2）到达水平面时的速度不同；质量相同时，物体的速度越大，动能越大
- （3）乙；丙
- （4）让小球从更高的高度滚下（或增大小球的质量）
- （5）不能；做匀速直线运动