13. 转换法 (2025·苏州姑苏区期中)为探究重力势能的大小与什么因素有关,小明利用带有三个铁钉的小圆桌、沙子、质量不同的重物设计并进行了如图甲所示的实验.

(1)实验中通过观察
来判断物体重力势能的大小.
(2)要探究重力势能大小与高度的关系,应选择图甲中(填序号)两次实验进行分析比较.
(3)对比②③两次实验现象可得出的实验结论是.
(4)为了更好地显示并比较重力势能的大小,甲同学想用橡皮泥代替沙子,乙同学想用海绵代替沙子,你认为更合适的是(填“甲”或“乙”)的方法.
(5)若不计空气阻力,将一小石块从某一高度由静止开始下落,到刚落到地面的过程中,小石块的重力势能随时间的变化图像可能是如图乙所示中的.

13.(1)圆桌的铁钉陷入沙子中的深度 (2)①和② (3)高度相同时,物体的质量越大,重力势能越大 (4)甲 (5)C
[解析](1)重力势能的大小无法直接观察到,实验中采用转换法,通过观察圆桌的铁钉陷入沙子中的深度来判断物体重力势能的大小.(2)探究重力势能与高度的关系时,必须保证物体的质量相等,下落的高度不同,应选图甲中①②两次实验进行分析比较.(3)由图甲可知,②和③中物体质量不同,但是从同一高度落下,所以探究的问题是高度相同时,重力势能的大小与质量的关系.(4)用橡皮泥代替沙子时,小圆桌接触橡皮泥后橡皮泥发生的是塑性形变,撤去小圆桌后,橡皮泥不会恢复原状,方便测量小圆桌下陷的深度和铁钉陷入的深度;而小圆桌接触海绵后海绵发生弹性形变,撤去小圆桌后,海绵会恢复原状,不方便测量小圆桌下陷的深度和铁钉陷入的深度,所以更合适的是甲同学的方法.(5)若不计空气阻力,从小石块开始下落到刚落到地面的过程中,小石块所处的高度减小,其重力势能减小;该过程中石块做加速运动,在相同时间内石块下降的高度越来越大,则石块所处的高度减小得越来越快,所以石块的重力势能$E_p$减小得越来越快,则符合这一规律的只有图C,故选C。

14. 新情境 神舟二十号加速升空过程 (2025·连云港中考)
2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站.关于神舟二十号飞船加速升空的过程,下列说法正确的是().

A.动能增加,重力势能不变,机械能增加
B.动能增加,重力势能增加,机械能增加
C.动能不变,重力势能减小,机械能减小
D.动能减小,重力势能增加,机械能不变

14.B [解析]飞船加速升空时,质量不变,速度增大,所以动能增加;高度升高,所以重力势能增加. 机械能等于动能与势能之和,因此机械能增加,故B正确。
归纳总结 动能大小的影响因素是质量和速度,质量越大,速度越大,动能越大;重力势能大小的影响因素是质量和高度,质量越大,高度越高,重力势能越大;机械能=动能+势能。

15. (2025·无锡中考)用如图所示的装置探究物体的动能大小与速度的关系时,应让同一辆小车从斜面高度处由静止滑下,撞击置于水平面上(填“相同”或“不同”)位置的同一木块.通过比较木块来比较小车动能的大小.

15.不同 相同 被推动的距离 [解析]要探究物体的动能大小与速度的关系,根据控制变量法,应控制小车的质量不变,改变小车的速度.让同一辆小车从斜面不同高度处由静止滑下,小车到达水平面时的速度不同,高度越高,速度越大;撞击置于水平面上相同位置的同一木块,这样能保证初始条件中木块的位置等因素一致.小车具有的动能越大,对木块做的功越多,木块被推动的距离就越远.所以通过比较木块被推动的距离来比较小车动能的大小。
思路引导 动能与质量和速度有关;让同一辆小车从斜面不同高度处由静止滑下,小车到达水平面时的速度不同;撞击置于水平面上相同位置的同一木块,通过比较木块被推动的距离来比较小车动能的大小。