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。

(1) 重力势；铁钉进入泡沫的深度
(2) a、c；质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大

(1) 铝块下落过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能。本实验采用转换法，将重力势能的大小转换为可直接观测的铁钉进入泡沫的深度，以此比较铝块重力势能的大小。
(2) 探究高度相同时重力势能与质量的关系，需要控制铝块释放高度相同、改变铝块质量，已知$m_1＜m_3$，a、c两次实验铝块释放高度一致，因此选a、c两次实验。a、b两次实验中铝块质量$m_1=m_2$，质量相同，释放高度不同，b组铁钉进入泡沫的深度更大，可得到结论：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

1. 分析上升过程的重力势能变化：重力势能的影响因素是物体的质量和所处高度，小球上升过程中质量不变，高度不断增加，因此重力势能增大。
2. 比较1、2位置的速度大小：1和2是等高的位置，小球质量不变，因此两个位置的重力势能相等；小球弹跳过程中，需要不断克服空气阻力做功，机械能总量持续减小，而机械能是动能与重力势能的总和，因此更早出现的1位置的总机械能大于2位置的总机械能，可得1位置的动能更大，小球质量不变，因此1位置的速度更大。

14. 图13所示的是“探究物体的动能跟哪些因素有关”实验，小钢球从一斜面上由静止开始自由滚下，推动同一小木块在木板上向前移动一段距离$s$后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中$h_{1}=h_{3}＞h_{2}$，$m_{1}=m_{2}＜m_{3}$。

(1)实验中“探究物体的动能”中的“物体”是指（选填“小木块”或“小钢球”）。做完图甲所示的实验后，准备进行图乙所示的实验；将小钢球放置在位置B后，把，然后将小钢球由静止释放。
(2)比较甲、乙两组实验可得出结论：质量相同时，越大，物体的动能越大；甲、丙两组实验中，将钢球放置在斜面同一高度处的目的是确保钢球到达水平面的相同。
(3)某学习小组的同学做图丙所示的实验时小木块被撞后滑出木板，为了能利用前面的实验数据，提出几条建议，你认为不恰当的是（填字母）。
A. 换质量较大的木块
B. 换表面相同但长度较长的木板
C. 换质量比前两次实验小的钢球
(4)如将实验装置改成图丁所示装置，用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究小球的动能大小与质量的关系。这个设计方案是（选填“可行”或“不可行”）的。

(1) 小钢球；小木块放回原来的初始位置
(2) 速度；速度
(3) C
(4) 不可行

(1) 本实验通过小钢球撞击小木块，利用木块被推动的距离间接反映钢球的动能大小，因此探究动能的研究对象是小钢球；为了准确对比两次实验中小木块的移动距离，进行乙实验前需要将小木块放回甲实验前的初始位置，再释放小钢球。
(2) 甲、乙实验中钢球质量相同，甲中钢球释放高度更高，到达水平面时速度更大，推动木块移动距离更远，因此可得结论：质量相同时，速度越大，物体的动能越大；根据控制变量法，甲、丙将钢球放在斜面同一高度，是为了确保钢球到达水平面时的速度相同，以此探究动能与质量的关系。
(3) 选项分析：A.换质量较大的木块，木块对水平面的压力变大，滑动摩擦力变大，木块滑行距离减小，可避免滑出木板，不影响原有实验数据的对比，方法恰当；B.换表面相同但长度更长的木板，可容纳滑行的木块，不影响实验对比，方法恰当；C.换质量比前两次实验小的钢球，无法和之前甲、乙的实验变量对应，不能利用前面的实验数据，方法不恰当。因此选C。
(4) 图丁中同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能相同，释放后弹性势能全部转化为小球的动能，不同质量的小球获得的动能大小相等，撞击木块后木块最终移动的距离相同，没有控制小球撞击木块时的速度相同，无法探究动能大小与质量的关系，因此该设计方案不可行。