专题05 功和机械能 【七大题型】【进名校】2023-2024学年八年级下物理知识精讲与细练

专题05 功和机械能 特别说明：本专题一共分为两部分，知识突破和题型突破。 知识突破：期末常考知识点进行整合，分类归纳，将易混知识进行对比，有利于学生理解掌握并加深记忆。 题型突破：主要选自于2023年全国各地期末考试好题，有助于期末复习。 目录 1 知识点1：功、功率 1 知识点2：机械效率 2 知识点3：动能、势能 3 知识点4：机械能及其转化 4 5 题型突破一：怎样解判断力是否对物体做功问题 5 题型突破二：怎样解功的计算问题 5 题型突破三：怎样解功率的计算问题 7 题型突破四：怎样解判断动能与势能的大小和变化问题 8 题型突破五：怎样解机械能的转化及守恒问题 12 题型突破六：怎样解影响动能大小因素的探究 12 题型突破七：怎样解影响重力势能大小因素的探究问题 15 知识点1：功、功率 1.功 （1）两个必要因素 一是作用在物体上的______；二是物体在_________上通过的距离 （2）三种不做功的情况 1）不劳无功 物体没有受到力的作用，但由于惯性通过了一段距离.例如踢出去在空中运动的足球 2）不动无功 物体受到力的作用，但保持静止状态，即没有移动距离.例如“推而不动”、“搬而未起” 3）劳而无功 物体受到力的作用，也移动了一段距离，但移动距离方向与力的方向垂直.例如手提物体沿水平方向移动 （3）功的计算 文字式：功等于__________与_______________________的乘积表达式 ________________ （4）单位 ________，符号为_________,.1 J=1 N•m 【提示】在利用功的计算公式进行计算时，力与物体移动的距离在方向上必须一致 2．功率 （1）定义：在物理学中，把____与______之比叫做功率 （2）意义：表示物体________的物理量 （3）公式：P=___________ （4）单位 基本单位是_______，符号是_____；工程技术上还常用_______，符号是.单位的换算关系:1 kW=_______W,1 W=1 J/s 【提示】功率表示做功的快慢，功表示做功的多少.一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大.在分析功和功率的关系时，必须考虑时间的因素. 【答案】力 力的方向 力 物体在力的方向上移动的距离 W=Fs 焦耳 J 功 做功所用时间 做功快慢 W/t 瓦特 W 千瓦 kW 103 知识点2：机械效率 1.三种功 （1）有用功：我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用 W有表示 （2）额外功：我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用W额表示 （3）总功：有用功与额外功之和是总共做的功叫做总功，用W总表示.用公式表示为_______________ 2.机械效率 （1）定义 物理学中，将________跟______的比值叫做机械效率，用___________表示 （2）表达式 ________________ （3）说明 1）机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总_______ 总功，故机械效率总_________ 2）机械效率的高低与使用机械是省力还是费力________________ 3.测量滑轮组的机械效率 （1）原理 ___________________________ （2）过程 沿________方向_______拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s （3）结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越______；提升相同重物，滑轮组越多，机械效率越________，但越____力 （4）提高机械效率的方法 ___________动滑轮的重；加润滑油，减小_______；________物重 【答案】 W总= W有+ W额 有用功 总功 η η=W有/W总 小于 小于1 无关 η=W有/W总=Gh/Fs 竖直 匀速 高 低 省 减小 摩擦 增加 知识点3：动能、势能 1.能量 （1）定义：物体能够______，我们就说这个物体具有_______，简称________ （2）单位：能量的单位是_______，符号是____ （3）功与能量关系：一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大 2.动能 （1）定义：物体由于_____而具有的能，叫做动能 （2）探究物体的动能跟哪些因素有关 探究方法：控制变量法、转换法，即物体动能的大小通过观察__________来判断 实验过程： ①让同一钢球从不同的高度滚下，探究物体动能与其_____的关系； ②让质量不同的钢球从同一滚下，目的是____________________，探究物体动能和其质量的关系 结论： 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大 3.重力势能 （1）定义：物体由于________ 而具有的能，叫做重力势能 （2）影响因素： 物体的________越大，_______越高，它具有的重力势能就________ （3）比较方法：相同质量时比较________；举起相同高度时比较___________ 4.弹性势能 （1）定义：物体由于____________而具有的能，叫做弹性势能 （2）影响因素 物体的________越大，它具有的弹性势能_________ 【提示】一般而言，规定物体在“水平地面”上的重力势能为零. 【答案】做功 能量 能 焦耳 J 运动 木块被推动的距离 速度 高度 使两球到达水平面时的速度相同 高度 质量 举得 越大 举高的高度 物体质量 发生弹性形变 弹性形变 越大 知识点4：机械能及其转化 1.机械能 （1）定义： ______、______和_______ 统称为机械能 （2）：单位 ________，符号____________ 2.机械能转化 动能与重力势能之间相互转化 转化的规律是减小的能量转化为增大的能量 动能与弹性势能之间相互转化 人造地球卫星能量转化 从近地点→远地点：_____能转化为______能 从远地点→近地点：______能转化为_____能 3.机械能守恒 如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持________________ 【提示】 题中如果有“在光滑斜面上滑动”；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒. 【答案】 动能 重力势能 弹性势能 焦耳 J 动 重力势 重力势 动 不变 题型突破一：怎样解判断力是否对物体做功问题 紧扣做功的两个必要因素进行判断：(1)必须有力作用在物体 上；(2)物体在这个力的方向上移动了距离。同时要注意以下三种不做功的情况： 有距离无力 有力无距离 “力”“距”垂直 物体在某个方向不受力，但由于惯性而运 动一段距离 物体受力但保持静止状态 物体受到的力与运动 方向始终垂直，物体 在力的方向上没有移 动距离 【特别提示】如果物体沿着力的相反方向移动了一段距离，我们通常说，物体克服这个力做了功。例如:竖直向上抛出一个物体，物体受到了竖直向下的重力G的作用，当物体竖直向上运动时，在竖直方向移动了距离h，我们就说该物体克服重力做了功，做的功为W=Gh。 1．（23-24八年级下·河北衡水·阶段练习）思思抱着作业本去办公室交作业过程中，他对作业本做功的是（　　） A．抱着作业本在水平走廊行走 B．作业本不慎滑落到地面上 C．从地上捡起作业本并站起身 D．抱着作业本敲办公室的门 2．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）下列生活实例中，人对物体不做功的是（    ） A．把地上的货箱搬到桌子上 B．运动员举着杠铃在空气中保持静止 C．物体在绳子拉力的作用下升高 D．用力将水平地面上的车子推动一段距离 3．（23-24八年级下·广东佛山·期中）如图是篮球运动员投球时的动作连拍。关于对篮球做功，下面说法中错误的是（    ） A．图①，运动员握球没动，没对球做功 B．图②，运动员在投球过程中对球做功 C．图③，球投出后，运动员没有再对球做功 D．图④，球在飞行过程中，只有空气阻力对球做功 4．（23-24八年级下·广西南宁·阶段练习）如图所示的情景中，人对物体做功的是（    ） A．脱手后的冰壶在冰面上滑行 B．人推着小车在水平路面上匀速前进 C．举重运动员举着杠铃不动 D．小静背着书包在等车 5．（23-24八年级下·山东济宁·阶段练习）下列说法不正确的是（　　） A．足球离开脚之后在球场上继续滚动，在这一过程中脚对足球做了功 B．人匀速推小车水平运动一段距离，推力对小车做了功 C．人用了很大力气搬石头却没有搬动，人对石头没有做功 D．叉车用力托起货物，叉车对货物做了功 6．（多选）（23-24八年级下·河南南阳·阶段练习）如图所示的情境中，对做功情况判断正确的是（　　） A．运动员撑着杠铃保持静止的过程，运动员对杠铃做了功 B．人用力搬石块但石块未能离开地面，人对石块做了功 C．人在平直的地面上推着小车匀速运动，人对小车做了功 D．起重机匀速提升货物的过程中，起重机对货物做了功 题型突破二：怎样解功的计算问题 功的计算问题必须先弄清是求哪个力做功，只要找出这个力的大小以及物体在这个力的方向上移动的距离，运用公式W=Fs即可求解，注意公式中“F”和“S”的同体性、同时性和同向性. 7．（22-23八年级下·全国·假期作业）用20N的水平推力推着重力为80N的物体沿水平方向做直线运动，物体运动了4m，则在此过程中（　　） A．重力一定做功320J B．推力一定做功80J C．物体一定受了20N的摩擦力 D．物体一定受了60N的摩擦力 8．（23-24八年级下·四川雅安·阶段练习）小华的家住5楼，她把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到家里，她提鸡蛋的力做的功大约是（　　） A．150J B．180J C．225J D．450J 9．（23-24八年级下·福建漳州·阶段练习）一足球运动员用50N的力，用脚把足球踢出20m，则球在空中飞行时，运动员对足球做的功（　　） A．1000J B．0J C．100J D．无法计算 10．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）用40N的水平拉力拉着重为100N的小车，使小车在10s内由静止开始沿水平直轨道运动，小车运动了10m，撤去拉力后，小车又向前运动了5m，则在整个过程中，拉力所做的功为 J。 11．（23-24八年级下·广西南宁·阶段练习）一个木箱放在水平面上，当木箱受到了10N水平推力时，箱子恰好以2m/s的速度匀速运动；在4s的时间里推力做功 J。当水平推力增大到15N时，木箱受到的摩擦力为 N。 12．（23-24八年级下·广西钦州·阶段练习）随着疫情的开放，某市推行了校车接送服务，方便了许多家长和学生。如图：一辆校车质量为，1分钟内匀速前行600m，受到的阻力为。（）。求： （1）汽车的速度； （2）汽车受到的重力； （3）汽车牵引力所做的功。 题型突破三：怎样解功率的计算问题 (1)计算功率时，首先要明确是计算哪个力做功的功率，然后根据公式，进行计算。 (2)根据功率的计算公式 及功的计算公式W=Fs 可得P=Fv，解题时应灵活应用公式进行变换。 13．（23-24八年级下·四川雅安·阶段练习）在水平地面上，用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车以1m/s的速度匀速行驶了5s，拉力做的功等于 J，拉力做功的功率是 W，重力做的功等于 J。 14．（22-23八年级下·全国·假期作业）如图所示，一物体在水平向右的拉力作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力所做的功为，功率为。若该物体在水平向右的拉力作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力所做的功为，功率为，则 ， （填“>”“＜”或“＝”）。 15．（23-24八年级下·山东聊城·阶段练习）如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙所示。9~12内，推力F对物体做功的功率为 W。已知6~9s内物体移动的距离为18m，则在6~12s内克服摩擦力所做的功为 J。 16．（23-24八年级下·河北廊坊·阶段练习）小华同学用120N的水平推力，沿水平路面推着重600N的物体在10s内直线运动了5m，小华对物体做功 J，功率是 W，小华克服物体的重力做功 J。 17．（23-24八年级下·河南信阳·阶段练习）如图所示我国航空工业部六○五研究所自行设计的“海鸥300”轻型水陆两栖飞机，该机可载4-6名乘客，配置有高性能的发动机和先进航空仪表设备，可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等。设飞机和乘客的总质量为4000kg.g取10N/kg。（忽略飞机所受空气的浮力） （1）飞机停在水面时，排开水的体积是多少？ （2）若飞机在空中以100m/s的速度水平匀速飞行时，飞机在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，求此时飞机发动机的功率是多少？ （3）若在第（2）问的条件下增大飞机发动机的功率，试讨论飞机在水平方向上运动速度的变化。 18．（23-24八年级下·河北衡水·阶段练习）如图所示，比亚迪仰望U8是国内首款百万级新能源硬派越野车，填补了我国在豪华车市场的空白。质量为2.5t的仰望U8在平直的公路以20m/s上匀速行驶，匀速行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。轮胎与地面总接触面积0.2m2，求： （1）仰望U8静止停在水平面上对地面的压强； （2）仰望U8匀速行驶时牵引力的功率。 题型突破四：怎样解判断动能与势能的大小和变化问题 比较动能和势能的大小或判断它们的变化，关键是全面考虑决定它们大小的因素，不能只注意一个因素而忽视其他的因素。动能只与物体的质量和速度有关；重力势能只与物体的质量和高度有关；弹性势能与物体的弹性及弹性形变的大小有关。 19．（22-23八年级下·上海奉贤·期中）如图所示，苹果从树上掉落下来的过程中（空气阻力忽略不计），苹果的（    ） A．动能增大 B．重力势能不变 C．重力势能增大 D．动能和重力势能都增大 20．（23-24八年级下·全国·课后作业）高空抛物不仅是极不文明的行为，而且存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的（　　） A．弹性势能 B．重力势能 C．体积 D．阻力 21．（22-23八年级下·河北保定·阶段练习）如图加油机和战斗机水平匀速飞行加油时，则加油机的（　　） A．动能增加，势能减小，机械能不变 B．动能减小，势能减小，机械能减小 C．动能减小，势能不变，机械能减小 D．动能不变，势能不变，机械能不变 22．（22-23八年级下·广西钦州·阶段练习）图中所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景下列说法中不正确的是（　　） A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变 B．短道速滑运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其动能增加 C．冰壶运动员将冰壶沿水平冰面推出后，冰壶的动能逐渐减小 D．冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力没有做功 23．（2023·青海西宁·中考真题）2023年5月，跳水世界杯蒙特利尔站女子单人10米跳台决赛上，16岁的全红婵延续预赛的完美发挥，以458.20分夺得冠军。下列相关分析中正确的是（　　） A．跳台上表面做得粗糙是为了减小摩擦 B．起跳过程中，运动员的运动状态保持不变 C．下落过程中，运动员的动能增大 D．入水过程中，运动员所受的浮力不变 24．（23-24九年级上·广西崇左·期末）如图所示，无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（　　） A．动能不变，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小 题型突破五：怎样解机械能的转化及守恒问题 (1)正确分析动能和势能的相互转化，可按以下几步进行： ①明确研究对象和所要研究的过程； ②物体在起始位置所具有的动能、势能； ③在运动过程中，物体的位置、形状、速度是否发生变化，如何变化?物体的重力势能、弹性势能、动能是否变化? ④得出结论：减小的一种形式能必定转化为另一种形式能。 (2)在只有动能和势能的相互转化过程中，不考虑空气阻力等 因素，则机械能的总量保持不变，否则机械能的总量会减少。 25．（23-24八年级下·河北衡水·阶段练习）甲，乙两个完全相同的小球，从同一位置以相同速度v0分别竖直上抛和斜上抛，空气对小球的阻力忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能全部转化为重力势能，到最高点时速度均为零 B．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能全部转化为重力势能，所上升的高度相同 C．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能一部分转化为重力势能，到最高点动能相同 D．甲、乙两球上抛到最高点时所具有的机械能相同 26．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情景。打开降落伞后，若返回舱在某一段时间内匀速下降，则下列关于返回舱在这段时间内的说法中，正确的是（    ） A．返回舱的重力势能不变 B．返回舱的机械能不变 C．返回舱受到平衡力的作用 D．返回舱进入大气层后，舱体的惯性增大 27．（23-24八年级下·广西南宁·阶段练习）在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选手谷爱凌获得金牌。如图在谷爱凌加速下落过程中，下列说法正确的是（    ） A．动能减小 B．重力势能增大 C．重力势能转化为动能 D．机械能守恒 28．（23-24八年级下·广东佛山·期中）如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，空气阻力可忽略不计，对他们在上升和下落过程中的能量转化，下列分析正确的是（    ） A．小孩在空中上升的过程中动能转化为重力势能 B．小孩在最高点时，受平衡力 C．小孩从接触蹦蹦床到下落到最低处的过程中弹性势能转化为动能 D．小孩被蹦蹦床弹起的过程中，小孩的机械能守恒 29．（2024·安徽合肥·模拟预测）单摆是一种能够往复摆动的装置，类似于荡秋千。如图所示，将小球拉到A位置由静止释放，小球左右摆动，摆动幅度越来越小，最终停在O点。下列说法正确的是（　　） A．从O点运动到B点，小球的重力势能转化为小球的动能 B．小球第一次到达O点时动能最大 C．等高点M、N处小球的动能一定相等 D．小球在A点和B点重力势能相等 30．（23-24八年级下·安徽安庆·阶段练习）跳远是一项传统的体育运动项目。某同学参加跳远比赛的几个阶段如图所示，空气阻力不可忽略，关于该同学在上述过程中，下列有关说法正确的是（    ） A．助跑速度越大跳得越远，是因为速度越大惯性越大 B．运动到最高的位置时，假若受到的力全部消失，人将保持静止状态 C．从起跳到落地的过程中，机械能一直变小 D．起跳后到最高点的过程中，重力势能的增加量等于动能的减小量 题型突破六：怎样解影响动能大小因素的探究 (1)明确影响动能大小的因素：物体的质量和物体运动的速度。 (2)在实验中，让不同的小球在同一位置由静止释放的目的是控制不同的小球在撞击木块时速度相同，即研究动能与质量的关系时，保持速度相同。 (3)在实验中，让同一个小球在不同的位置由静止释放的目的是控制同一小球在撞击木块时速度不同，即研究动能与速度的关系时，保持质量相同。 (4)实验中动能的大小无法测量，我们采用了动能产生的效果——对外做功的多少来反映动能大小，这是一种运用转换法进行实验设计的思想。 31．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示，某小组在做“探究物体动能的大小与哪些因素有关”实验，实验中让小球从斜面上滚下撞击木块。 （1）为了探究物体动能与物体质量的关系，实验中多次让小球从斜面同一高度上由静止滚下，需要改变的是 （选填“小球”或“木块”）的质量； （2）在该实验中，物体动能的大小是通过 来反映的； （3）实验表明，同一个小球从斜面的不同高度处由静止滚下，高度越高，木块被撞得越远，据此可得出结论： ； （4）若水平面是光滑的，则该实验不能得出结论，理由是 。 32．（23-24八年级下·广东佛山·期中）小明利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。他将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，会与静止在水平轨道上的木块C发生碰撞，碰撞后木块都会在水平轨道上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，，球A、B的质量分别为。 （1）在开始探究前，小明将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均 （选填“相同”或“不同”），且与小球的质量无关； （2）小明通过的甲、乙所示的探究过程，他观察到B球能将木块C撞得更远，经过思考可得出结论：小球的动能大小与 有关； （3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：当质量相同时，物体的速度 ，动能越大； （4）木块最终会停下来的主要原因是它受 的作用，如果水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； （5）在小球撞击木块C以后，如果木块C受到的力突然全部消失，C将做 运动。 33．（23-24八年级下·山西大同·阶段练习）小宇和小青在观摩自行车比赛中，看到运动员转弯时的状态如图甲所示，为什么身体要向弯道内侧倾斜呢？小青说：“转弯必须受力，身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。”他猜想：这个力的大小可能与骑行速度和圆弧形跑道的半径有关。于是他们设计了图乙所示的实验，一个半径为0.5m的半圆轨道，通过左端的横杆与墙壁连接且能绕O点在竖直方向自由转动，轨道置于压力传感器上时，其示数为1N；接着让质量为30g的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下，当小钢球每次到达最低点时，压力传感器的示数最大并记录在下表中，请你解答： 小钢球初始位置 A B C 距压力传感器高度h/m 0.5 0.4 0.3 压力传感器达到的最大示数F/N 1.90 1.78 1.66 （1）你觉得小青“转弯必须受力”的观点 （选填“有”或“没有”）道理，你判断的依据是 ； （2）小球从 轨道（选填“相同”或“不同”）高度滚下可以使它到达最低点时，具有不同的速度； （3）由表格数据可知，在圆弧形跑道半径一定时， 越大，使自行车向内侧转弯的力将越大。 34．（23-24八年级下·重庆永川·期末）小永在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击水平木板上的木块，如图所示。 （1）该实验中物体的速度是指钢球A从斜面上由静止滚下 （选填“到达水平面时”“即将碰撞B时”或“碰撞B后”）的速度，它是可以通过改变 （选填“高度”或“质量”）来实现的； （2）钢球A对B做功越多，则B移动的距离越远，表明 （选填“A”或“B”）的动能越大，物理学中把这种研究方法叫做 （选填“控制变量法”、“转换法”、“模型法”） （3）小永发现，钢球A释放的高度过高，或者钢球A的质量过大都会使木块B滑出木板。当B到达边沿O位置时，若一切外力全部消失，则小球会沿 （选填“a”、“b”或“c”）路线继续运动。 （4）实验中若钢球A质量和释放高度一定，为了防止木块B滑出木板，你可采取的措施是 （选填“增大”或“减小”）木块B的质量，或者用更 （填“粗糙”或“光滑”）的木板。 题型突破七：怎样解影响重力势能大小因素的探究问题 （1）重力势能的大小与质量和被举高的高度有关，探究时运用控制变量法设计实验：控制质量不变，改变重物的高度，研究重力势能的大小与高度的关系；控制高度不变，改变重物的质量，研究重力势能的大小与质量的关系。 (2)运用转换法判断物体重力势能的大小：通过物体陷入沙中的深度来显示重力势能的大小，物体陷入沙中越深，重力势能越大。 35．（23-24八年级下·上海·期中）为了探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，小明同学利用带有四只脚的小方桌、沙箱及质量不同的重物（）设计并进行了如图所示的实验。 （1）实验中小明是通过观察 来判断重力势能大小的。 （2）要探究物体重力势能的大小与高度的关系，应选择图 进行分析比较。 （3）图（b）和图（c）探究的问题是 与 的关系。 36．（23-24八年级下·全国·课堂例题）如图所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验，装置：由沙子，铁块，铁钉组成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想： 猜想一：重力势能大小与物体质量有关 猜想二：重力势能大小与物体所处高度有关 猜想三：重力势能大小与物体密度有关 （1）物体重力势能大小通过 反映； （2）验证猜想二可选择 两幅图，得出的结论是 ； （3）实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块：通过实验得出的结论是 。 37．（2023九年级上·全国·专题练习）小明同学在体育活动中，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。 为此小明设计了如图所示的实验，他的做法是： 用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为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处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，而C、D两球陷入沙中深度均为h3，且。 （1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的； （2）实验中B球比A球陷入沙中的深度更大，由此可验证猜想 ； （3）为验证猜想二，应比较 （选ABCD）两球，可得出结论，当物体 相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大； （4）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 ； （5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，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”）。 38．（22-23八年级下·山东青岛·期末）某学习小组的同学在探究“物体的重力势能跟哪些因素有关”时，提出如下猜想： A．重力势能的大小可能与物体被举起的高度有关； B．重力势能的大小可能与物体质量的大小有关； 该小组设计了如图所示的实验。在透明容器中装入足够的细沙，将实心铁块举高到某一高度处由静止释放（h1＜h2，不计空气阻力），铁块碰到小桌上后与小桌一起向下运动，使小桌桌腿陷入细沙中； （1）通过观察 来比较各铁块重力势能的大小； （2）分析甲、乙两图可知，该小组探究的问题是上述猜想中的 （选填“A”或“B”）； （3）要探究另一个猜想，应进行 两图所示的实验； （4）甲图实验中，铁块在空中下落的过程中（未接触小桌），其机械能的总和 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 功和机械能 特别说明：本专题一共分为两部分，知识突破和题型突破。 知识突破：期末常考知识点进行整合，分类归纳，将易混知识进行对比，有利于学生理解掌握并加深记忆。 题型突破：主要选自于2023年全国各地期末考试好题，有助于期末复习。 目录 1 知识点1：功、功率 1 知识点2：机械效率 2 知识点3：动能、势能 3 知识点4：机械能及其转化 4 5 题型突破一：怎样解判断力是否对物体做功问题 5 题型突破二：怎样解功的计算问题 5 题型突破三：怎样解功率的计算问题 9 题型突破四：怎样解判断动能与势能的大小和变化问题 11 题型突破五：怎样解机械能的转化及守恒问题 18 题型突破六：怎样解影响动能大小因素的探究 18 题型突破七：怎样解影响重力势能大小因素的探究问题 22 知识点1：功、功率 1.功 （1）两个必要因素 一是作用在物体上的______；二是物体在_________上通过的距离 （2）三种不做功的情况 1）不劳无功 物体没有受到力的作用，但由于惯性通过了一段距离.例如踢出去在空中运动的足球 2）不动无功 物体受到力的作用，但保持静止状态，即没有移动距离.例如“推而不动”、“搬而未起” 3）劳而无功 物体受到力的作用，也移动了一段距离，但移动距离方向与力的方向垂直.例如手提物体沿水平方向移动 （3）功的计算 文字式：功等于__________与_______________________的乘积表达式 ________________ （4）单位 ________，符号为_________,.1 J=1 N•m 【提示】在利用功的计算公式进行计算时，力与物体移动的距离在方向上必须一致 2．功率 （1）定义：在物理学中，把____与______之比叫做功率 （2）意义：表示物体________的物理量 （3）公式：P=___________ （4）单位 基本单位是_______，符号是_____；工程技术上还常用_______，符号是.单位的换算关系:1 kW=_______W,1 W=1 J/s 【提示】功率表示做功的快慢，功表示做功的多少.一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大.在分析功和功率的关系时，必须考虑时间的因素. 【答案】力 力的方向 力 物体在力的方向上移动的距离 W=Fs 焦耳 J 功 做功所用时间 做功快慢 W/t 瓦特 W 千瓦 kW 103 知识点2：机械效率 1.三种功 （1）有用功：我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用 W有表示 （2）额外功：我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用W额表示 （3）总功：有用功与额外功之和是总共做的功叫做总功，用W总表示.用公式表示为_______________ 2.机械效率 （1）定义 物理学中，将________跟______的比值叫做机械效率，用___________表示 （2）表达式 ________________ （3）说明 1）机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总_______ 总功，故机械效率总_________ 2）机械效率的高低与使用机械是省力还是费力________________ 3.测量滑轮组的机械效率 （1）原理 ___________________________ （2）过程 沿________方向_______拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s （3）结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越______；提升相同重物，滑轮组越多，机械效率越________，但越____力 （4）提高机械效率的方法 ___________动滑轮的重；加润滑油，减小_______；________物重 【答案】 W总= W有+ W额 有用功 总功 η η=W有/W总 小于 小于1 无关 η=W有/W总=Gh/Fs 竖直 匀速 高 低 省 减小 摩擦 增加 知识点3：动能、势能 1.能量 （1）定义：物体能够______，我们就说这个物体具有_______，简称________ （2）单位：能量的单位是_______，符号是____ （3）功与能量关系：一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大 2.动能 （1）定义：物体由于_____而具有的能，叫做动能 （2）探究物体的动能跟哪些因素有关 探究方法：控制变量法、转换法，即物体动能的大小通过观察__________来判断 实验过程： ①让同一钢球从不同的高度滚下，探究物体动能与其_____的关系； ②让质量不同的钢球从同一滚下，目的是____________________，探究物体动能和其质量的关系 结论： 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大 3.重力势能 （1）定义：物体由于________ 而具有的能，叫做重力势能 （2）影响因素： 物体的________越大，_______越高，它具有的重力势能就________ （3）比较方法：相同质量时比较________；举起相同高度时比较___________ 4.弹性势能 （1）定义：物体由于____________而具有的能，叫做弹性势能 （2）影响因素 物体的________越大，它具有的弹性势能_________ 【提示】一般而言，规定物体在“水平地面”上的重力势能为零. 【答案】做功 能量 能 焦耳 J 运动 木块被推动的距离 速度 高度 使两球到达水平面时的速度相同 高度 质量 举得 越大 举高的高度 物体质量 发生弹性形变 弹性形变 越大 知识点4：机械能及其转化 1.机械能 （1）定义： ______、______和_______ 统称为机械能 （2）：单位 ________，符号____________ 2.机械能转化 动能与重力势能之间相互转化 转化的规律是减小的能量转化为增大的能量 动能与弹性势能之间相互转化 人造地球卫星能量转化 从近地点→远地点：_____能转化为______能 从远地点→近地点：______能转化为_____能 3.机械能守恒 如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持________________ 【提示】 题中如果有“在光滑斜面上滑动”；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒. 【答案】 动能 重力势能 弹性势能 焦耳 J 动 重力势 重力势 动 不变 题型突破一：怎样解判断力是否对物体做功问题 紧扣做功的两个必要因素进行判断：(1)必须有力作用在物体 上；(2)物体在这个力的方向上移动了距离。同时要注意以下三种不做功的情况： 有距离无力 有力无距离 “力”“距”垂直 物体在某个方向不受力，但由于惯性而运 动一段距离 物体受力但保持静止状态 物体受到的力与运动 方向始终垂直，物体 在力的方向上没有移 动距离 【特别提示】如果物体沿着力的相反方向移动了一段距离，我们通常说，物体克服这个力做了功。例如:竖直向上抛出一个物体，物体受到了竖直向下的重力G的作用，当物体竖直向上运动时，在竖直方向移动了距离h，我们就说该物体克服重力做了功，做的功为W=Gh。 1．（23-24八年级下·河北衡水·阶段练习）思思抱着作业本去办公室交作业过程中，他对作业本做功的是（　　） A．抱着作业本在水平走廊行走 B．作业本不慎滑落到地面上 C．从地上捡起作业本并站起身 D．抱着作业本敲办公室的门 【答案】C 【详解】A．抱着作业本的力向上，在水平走廊行走，没有在力的方向上移动距离，所以他对作业本不做功，故A不符合题意； B．作业本不慎滑落到地面上，作业本从手中滑落，思思不再对作业本有力的作用，所以他没有对作业本做功，故B不符合题意； C．从地上捡起作业本并站起身，力的方向向上，在力的方向上有移动距离，所以他对作业本做了功，故C符合题意； D．抱着作业本敲办公室的门，作业本静止，在力的方向上没有移动距离，所以他没有对作业本做功，故D不符合题意。 故选C。 2．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）下列生活实例中，人对物体不做功的是（    ） A．把地上的货箱搬到桌子上 B．运动员举着杠铃在空气中保持静止 C．物体在绳子拉力的作用下升高 D．用力将水平地面上的车子推动一段距离 【答案】B 【详解】A．把地上的货箱搬到桌子上，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，所以做了功，故A不符合题意； B．运动员举着杠铃在空中保持静止，有力作用在物体上，但物体没有在力的方向上通过距离，所以没有做功，故B符合题意； C．物体在绳子拉力的作用下升高，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，所以做了功，故C不符合题意； D．用力将水平地面上的车子推动一段距离，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，所以做了功，故D不符合题意。 故选B。 3．（23-24八年级下·广东佛山·期中）如图是篮球运动员投球时的动作连拍。关于对篮球做功，下面说法中错误的是（    ） A．图①，运动员握球没动，没对球做功 B．图②，运动员在投球过程中对球做功 C．图③，球投出后，运动员没有再对球做功 D．图④，球在飞行过程中，只有空气阻力对球做功 【答案】D 【详解】A．运动员握球没动，有力没有距离，所以不做功，故A正确，不符合题意； B．运动员在投球过程中，对球施加了一个力的作用，球在力的方向上通过了一段距离，所以运动员对球做了功，故B正确，不符合题意； C．球投出后，运动员对球没有施加力的作用，所以运动员对球没有做功，故C正确，不符合题意； D．球在飞行过程中，受到重力和空气阻力的作用，重力和空气阻力都对球做了功，故D错误，符合题意。 故选D。 4．（23-24八年级下·广西南宁·阶段练习）如图所示的情景中，人对物体做功的是（    ） A．脱手后的冰壶在冰面上滑行 B．人推着小车在水平路面上匀速前进 C．举重运动员举着杠铃不动 D．小静背着书包在等车 【答案】B 【详解】A．脱手后的冰壶在冰面上滑行，此时人对冰壶没有作用力，人没有对冰壶做功，故A不符合题意； B．人推着小车在水平路面上匀速前进，人对小车有水平方向的推力，小车在水平方向上运动了一段距离，人对小车做了功，故B符合题意； C．举重运动员举着杠铃不动，人对杠铃有向上的作用力，杠铃没有在力的方向上移动，人没有对杠铃做功，故C不符合题意； D．小静背着书包在等车，小静对书包有向上的作用力，书包没有在力的方向上移动，小静没有对书包做功，故D不符合题意。 故选B。 5．（23-24八年级下·山东济宁·阶段练习）下列说法不正确的是（　　） A．足球离开脚之后在球场上继续滚动，在这一过程中脚对足球做了功 B．人匀速推小车水平运动一段距离，推力对小车做了功 C．人用了很大力气搬石头却没有搬动，人对石头没有做功 D．叉车用力托起货物，叉车对货物做了功 【答案】A 【详解】A．足球离开脚之后在球场上继续滚动，在这一过程中脚对足球没有施加力，故脚对足球不做功。故A错误，符合题意； B．人匀速推小车水平运动一段距离，小车在人的推力方向上移动了一段距离，推力对小车做了功。故B正确，不符合题意； C．人用了很大力气搬石头却没有搬动，人对石头施加了力，但石头在力的方向上没有移动一段距离，故人对石头没有做功。故C正确，不符合题意； D．叉车用力托起货物，叉车对货物施加了力，货物在力的方向上也移动了一段距离，故叉车对货物做了功。故D正确，不符合题意。 故选A。 6．（多选）（23-24八年级下·河南南阳·阶段练习）如图所示的情境中，对做功情况判断正确的是（　　） A．运动员撑着杠铃保持静止的过程，运动员对杠铃做了功 B．人用力搬石块但石块未能离开地面，人对石块做了功 C．人在平直的地面上推着小车匀速运动，人对小车做了功 D．起重机匀速提升货物的过程中，起重机对货物做了功 【答案】CD 【详解】A．举重运动员举着杠铃不动，运动员给杠铃一个向上的力，杠铃向上没有移动距离，运动员对杠铃没有做功，故A错误； B．人搬石块但石块未能离开地面，人给石块一个向上的力，石块没有移动距离，人对石块没有做功，故B错误； C．人在平直的地面上推着小车匀速运动，人对小车施加力的作用，小车在力的作用下移动了距离，人对小车做了功，故C正确； D．起重机吊着重物上升，钢绳给重物一个向上的力，重物向上移动了距离，钢绳对重物做功。故D正确。 故选CD。 题型突破二：怎样解功的计算问题 功的计算问题必须先弄清是求哪个力做功，只要找出这个力的大小以及物体在这个力的方向上移动的距离，运用公式W=Fs即可求解，注意公式中“F”和“S”的同体性、同时性和同向性. 7．（22-23八年级下·全国·假期作业）用20N的水平推力推着重力为80N的物体沿水平方向做直线运动，物体运动了4m，则在此过程中（　　） A．重力一定做功320J B．推力一定做功80J C．物体一定受了20N的摩擦力 D．物体一定受了60N的摩擦力 【答案】B 【详解】A．物体沿水平方向做直线运动，物体在重力的方向没有移动距离，所以重力做的功为0J，故A错误； B．推力做功W=Fs=20N×4m=80J，故B正确； CD．用F=20N的水平推力推着重为80N的物体沿水平方向做直线运动，没有说物体做匀速直线运动，所以摩擦力的大小不能确定，故CD错误。 故选B。 8．（23-24八年级下·四川雅安·阶段练习）小华的家住5楼，她把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到家里，她提鸡蛋的力做的功大约是（　　） A．150J B．180J C．225J D．450J 【答案】B 【详解】每个鸡蛋重力约为0.5N，一层楼高度约为3m，则提鸡蛋的力做的功大约为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 9．（23-24八年级下·福建漳州·阶段练习）一足球运动员用50N的力，用脚把足球踢出20m，则球在空中飞行时，运动员对足球做的功（　　） A．1000J B．0J C．100J D．无法计算 【答案】B 【详解】力学里的功包含两个必要因素：作用在物体上的力、物体在这个力的方向上移动的距离。球在空中飞行时，运动员对足球没有力的作用，因此球在空中飞行时，运动员没有对足球做功。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 10．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）用40N的水平拉力拉着重为100N的小车，使小车在10s内由静止开始沿水平直轨道运动，小车运动了10m，撤去拉力后，小车又向前运动了5m，则在整个过程中，拉力所做的功为 J。 【答案】400 【详解】拉力为 40N，小车在拉力作用下移动了 10m，所以拉力所做的功W=Fs=40N×10m=400J 11．（23-24八年级下·广西南宁·阶段练习）一个木箱放在水平面上，当木箱受到了10N水平推力时，箱子恰好以2m/s的速度匀速运动；在4s的时间里推力做功 J。当水平推力增大到15N时，木箱受到的摩擦力为 N。 【答案】 80 10 【详解】[1]在4s的时间里箱子移动的距离为 在4s的时间里推力做功为 [2]当推力为10N时，箱子做匀速直线运动，箱子受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等，所以滑动摩擦力为10N；当水平推力增大到15N时，木箱对水平面的压力及接触面粗糙程度都不变，木箱受到的摩擦力不变，仍为10N。 12．（23-24八年级下·广西钦州·阶段练习）随着疫情的开放，某市推行了校车接送服务，方便了许多家长和学生。如图：一辆校车质量为，1分钟内匀速前行600m，受到的阻力为。（）。求： （1）汽车的速度； （2）汽车受到的重力； （3）汽车牵引力所做的功。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）汽车的速度为 （2）汽车的重力为 （3）因为汽车匀速行驶 则汽车牵引力所做的功为 答：（1）汽车的速度10m/s； （2）汽车受到的重力1.8×104N； （3）汽车牵引力所做的功9×107J。 题型突破三：怎样解功率的计算问题 (1)计算功率时，首先要明确是计算哪个力做功的功率，然后根据公式，进行计算。 (2)根据功率的计算公式 及功的计算公式W=Fs 可得P=Fv，解题时应灵活应用公式进行变换。 13．（23-24八年级下·四川雅安·阶段练习）在水平地面上，用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车以1m/s的速度匀速行驶了5s，拉力做的功等于 J，拉力做功的功率是 W，重力做的功等于 J。 【答案】 250 50 0 【详解】[1]由得，小车运动的路程为 拉力做的功等于 [2]拉力做功的功率是 [3]重力与运动方向垂直，则重力做的功等于0。 14．（22-23八年级下·全国·假期作业）如图所示，一物体在水平向右的拉力作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力所做的功为，功率为。若该物体在水平向右的拉力作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力所做的功为，功率为，则 ， （填“>”“＜”或“＝”）。 【答案】 ＝ ＜ 【详解】由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变，又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即 [1] 物体运动的距离都为10m，且，由可知。 [2] 因为，且，由 可知，。 15．（23-24八年级下·山东聊城·阶段练习）如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙所示。9~12内，推力F对物体做功的功率为 W。已知6~9s内物体移动的距离为18m，则在6~12s内克服摩擦力所做的功为 J。 【答案】 18 162 【详解】[1]由丙图知，在9～12s内，物体匀速运动，v＝3m/s；由乙图知，在9～12s内，推力F＝6N， 则在9～12s内推力F对物体做功的功率为P＝Fv＝6N×3m/s＝18W [2]在9～12s内，推力F＝6N， 因为物体匀速直线运动，处于平衡状态， 所以物体受到的摩擦力为 f＝F＝6N 由丙图知，物体在6～9s内做减速运动，因压力不变、接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变； 所以，物体在6～9s内受到的摩擦力也等于6N，即物体在6～12s内受到的摩擦力为6N， 由s＝vt知，物体在6～12s内移动距离（先减速后匀速）为s＝18m+3m/s×3s＝27m 在6～12s内克服摩擦力所做的功为W＝fs＝6N×27m=162J 16．（23-24八年级下·河北廊坊·阶段练习）小华同学用120N的水平推力，沿水平路面推着重600N的物体在10s内直线运动了5m，小华对物体做功 J，功率是 W，小华克服物体的重力做功 J。 【答案】 600 60 0 【详解】[1]小华对物体做功W=Fs=120N×5m=600J [2]功率为 [3]小华同学沿水平路面运动，重力的方向始终竖直向下，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力没有做功，即小华克服物体的重力做功为0J。 17．（23-24八年级下·河南信阳·阶段练习）如图所示我国航空工业部六○五研究所自行设计的“海鸥300”轻型水陆两栖飞机，该机可载4-6名乘客，配置有高性能的发动机和先进航空仪表设备，可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等。设飞机和乘客的总质量为4000kg.g取10N/kg。（忽略飞机所受空气的浮力） （1）飞机停在水面时，排开水的体积是多少？ （2）若飞机在空中以100m/s的速度水平匀速飞行时，飞机在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，求此时飞机发动机的功率是多少？ （3）若在第（2）问的条件下增大飞机发动机的功率，试讨论飞机在水平方向上运动速度的变化。 【答案】（1）4m3；（2）4×105W；（3）增大 【详解】解：（1）飞机停在水面时，处于漂浮状态，则飞机受到的浮力为 飞机排开水的体积是 （2）若飞机在空中以100m/s的速度水平匀速飞行时，飞机在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，牵引力与阻力是一对平衡力 此时飞机发动机的功率是 （3）若在第（2）问的条件下增大飞机发动机的功率，飞机发动机的牵引力会增大，牵引力大于飞机在水平方向上受到的阻力，飞机在水平方向上运动的速度就会增大。 答：（1）飞机停在水面时，排开水的体积是4m3； （2）若飞机在空中以100m/s的速度水平匀速飞行时，飞机在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，求此时飞机发动机的功率是4×105W； （3）若在第（2）问的条件下增大飞机发动机的功率，飞机在水平方向上运动的速度增大。 18．（23-24八年级下·河北衡水·阶段练习）如图所示，比亚迪仰望U8是国内首款百万级新能源硬派越野车，填补了我国在豪华车市场的空白。质量为2.5t的仰望U8在平直的公路以20m/s上匀速行驶，匀速行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。轮胎与地面总接触面积0.2m2，求： （1）仰望U8静止停在水平面上对地面的压强； （2）仰望U8匀速行驶时牵引力的功率。 【答案】（1）1.25×105Pa；（2）5×104W 【详解】解：（1）静止停在水平面上，压力等于重力，故压力为 这辆汽车静止时对地面的压强 （2）因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以汽车的牵引力 在匀速行驶时电动汽车牵引力做功的功率 答：（1）仰望U8静止停在水平面上对地面的压强为1.25×105Pa； （2）仰望U8匀速行驶时牵引力的功率为5×104W。 题型突破四：怎样解判断动能与势能的大小和变化问题 比较动能和势能的大小或判断它们的变化，关键是全面考虑决定它们大小的因素，不能只注意一个因素而忽视其他的因素。动能只与物体的质量和速度有关；重力势能只与物体的质量和高度有关；弹性势能与物体的弹性及弹性形变的大小有关。 19．（22-23八年级下·上海奉贤·期中）如图所示，苹果从树上掉落下来的过程中（空气阻力忽略不计），苹果的（    ） A．动能增大 B．重力势能不变 C．重力势能增大 D．动能和重力势能都增大 【答案】A 【详解】A．苹果从树上掉落下来的过程中（空气阻力忽略不计），质量不变，速度增大，动能增大，故A符合题意； BC．质量不变，高度减小，重力势能减小，故BC不符合题意； D．动能增大，重力势能减小，故D不符合题意 故选A。 20．（23-24八年级下·全国·课后作业）高空抛物不仅是极不文明的行为，而且存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的（　　） A．弹性势能 B．重力势能 C．体积 D．阻力 【答案】B 【详解】由题意可知，高空抛物现象只所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。因此高空抛物会造成很大的危害。 故选B。 21．（22-23八年级下·河北保定·阶段练习）如图加油机和战斗机水平匀速飞行加油时，则加油机的（　　） A．动能增加，势能减小，机械能不变 B．动能减小，势能减小，机械能减小 C．动能减小，势能不变，机械能减小 D．动能不变，势能不变，机械能不变 【答案】B 【详解】在加油的过程中，加油机匀速水平运动，质量变小，速度不变，动能减小，高度不变，重力势能减小，机械能等于动能与势能的总和，所以机械能减小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 22．（22-23八年级下·广西钦州·阶段练习）图中所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景下列说法中不正确的是（　　） A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变 B．短道速滑运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其动能增加 C．冰壶运动员将冰壶沿水平冰面推出后，冰壶的动能逐渐减小 D．冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力没有做功 【答案】A 【详解】A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故A错误，符合题意； B．短道速滑运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其质量不变，速度变大，动能增加，故B正确，不符合题意； C．冰壶运动员将冰壶沿水平冰面推出后，冰壶的受到阻力的作用，其速度逐渐变小，质量不变，动能逐渐减小，故C正确，不符合题意； D．冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球没有在力的方向上通过距离，所以冰球所受重力没有做功，故D正确，不符合题意。 故选A。 23．（2023·青海西宁·中考真题）2023年5月，跳水世界杯蒙特利尔站女子单人10米跳台决赛上，16岁的全红婵延续预赛的完美发挥，以458.20分夺得冠军。下列相关分析中正确的是（　　） A．跳台上表面做得粗糙是为了减小摩擦 B．起跳过程中，运动员的运动状态保持不变 C．下落过程中，运动员的动能增大 D．入水过程中，运动员所受的浮力不变 【答案】C 【详解】A．跳台上表面做得粗糙，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，故A错误； B．起跳过程中，运动员的速度、运动方向发生了改变，力改变了运动员的运动状态，故B错误； C．下落过程中，运动员的速度变大，质量不变，所以运动员的动能增大，故C正确； D．入水过程中，运动员排开水的体积变大，根据 F浮＝ρ液V排g可知，所受水的浮力逐渐增大，故D错误。 故选C。 24．（23-24九年级上·广西崇左·期末）如图所示，无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（　　） A．动能不变，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小 【答案】A 【详解】无人机匀速上升的过程中，质量和速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能增大，故A正确，BCD错误。 故选A。 题型突破五：怎样解机械能的转化及守恒问题 (1)正确分析动能和势能的相互转化，可按以下几步进行： ①明确研究对象和所要研究的过程； ②物体在起始位置所具有的动能、势能； ③在运动过程中，物体的位置、形状、速度是否发生变化，如何变化?物体的重力势能、弹性势能、动能是否变化? ④得出结论：减小的一种形式能必定转化为另一种形式能。 (2)在只有动能和势能的相互转化过程中，不考虑空气阻力等 因素，则机械能的总量保持不变，否则机械能的总量会减少。 25．（23-24八年级下·河北衡水·阶段练习）甲，乙两个完全相同的小球，从同一位置以相同速度v0分别竖直上抛和斜上抛，空气对小球的阻力忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能全部转化为重力势能，到最高点时速度均为零 B．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能全部转化为重力势能，所上升的高度相同 C．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能一部分转化为重力势能，到最高点动能相同 D．甲、乙两球上抛到最高点时所具有的机械能相同 【答案】D 【详解】A．空气对小球的阻力忽略不计，甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能全部转化为重力势能，到最高点时甲的速度为零，乙的速度不为零，故A错误； B．甲、乙两球上抛的过程都是将小球的动能全部转化为重力势能，乙在最高点仍有动能，所以重力势能小，所上升的高度小，故B错误； C．甲、乙两球上抛的过程机械能守恒，都是将小球的全部动能转化为重力势能，到最高点动能不相同，故C错误； D．相同的小球从同一位置以相同速度v0抛出，机械能相等，整个过程机械能守恒，所以甲、乙两球上抛到最高点时所具有的机械能相同，故D正确。 故选D。 26．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情景。打开降落伞后，若返回舱在某一段时间内匀速下降，则下列关于返回舱在这段时间内的说法中，正确的是（    ） A．返回舱的重力势能不变 B．返回舱的机械能不变 C．返回舱受到平衡力的作用 D．返回舱进入大气层后，舱体的惯性增大 【答案】C 【详解】AB．返回舱匀速下落的过程中，其质量不变，速度不变，所以动能大小不变，高度减小，则重力势能减小，因为机械能等于动能与势能的总和，所以返回舱的机械能减小，故AB错误； C．返回舱做匀速直线运动，处于平衡状态，受到平衡力的作用，故C正确； D．惯性只跟质量有关，返回舱进入大气层后，质量不变，则舱体的惯性不变，故D错误。 故选C。 27．（23-24八年级下·广西南宁·阶段练习）在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选手谷爱凌获得金牌。如图在谷爱凌加速下落过程中，下列说法正确的是（    ） A．动能减小 B．重力势能增大 C．重力势能转化为动能 D．机械能守恒 【答案】C 【详解】ABC．在谷爱凌加速下落过程中，她的质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，故AB错误，C正确； D．由于受到空气阻力，在此过程中一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故D错误。 故选C。 28．（23-24八年级下·广东佛山·期中）如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，空气阻力可忽略不计，对他们在上升和下落过程中的能量转化，下列分析正确的是（    ） A．小孩在空中上升的过程中动能转化为重力势能 B．小孩在最高点时，受平衡力 C．小孩从接触蹦蹦床到下落到最低处的过程中弹性势能转化为动能 D．小孩被蹦蹦床弹起的过程中，小孩的机械能守恒 【答案】A 【详解】A．小孩在空中上升的过程中，质量不变，速度减小，高度升高，动能减小，重力势能增大，将动能转化为重力势能，故A正确； B．小孩在最高点时，只受重力作用，受非平衡力作用，故B错误； C．小孩从接触蹦蹦床到下落到最低处的过程中，质量不变，动能减小，高度下降，弹簧的形变量增大，则小孩的动能减小，重力势能减小，机械能减小，弹性势能增大，将机械能转化为弹性势能，故C错误； D．小孩被蹦蹦床弹起的过程中，弹性势能转化为小孩的机械能，则小孩的机械能增大，不守恒，故D错误。 故选A。 29．（2024·安徽合肥·模拟预测）单摆是一种能够往复摆动的装置，类似于荡秋千。如图所示，将小球拉到A位置由静止释放，小球左右摆动，摆动幅度越来越小，最终停在O点。下列说法正确的是（　　） A．从O点运动到B点，小球的重力势能转化为小球的动能 B．小球第一次到达O点时动能最大 C．等高点M、N处小球的动能一定相等 D．小球在A点和B点重力势能相等 【答案】B 【详解】A．从O点运动到B点，小球的质量不变、高度变大、速度变小，所以重力势能增加，动能减少，小球的动能转化为小球的重力势能，故A错误； B．将小球拉到A位置由静止释放，小球左右摆动，摆动幅度越来越小，说明小球的机械能不断变小；从A点运动到O点，小球的重力势能转化为动能，从O点到B点，小球的动能转化为小球的重力势能，所以小球第一次到达O点时的速度最大，动能最大，故B正确； C．等高点M、N处小球的高度相等，重力势能相等，而小球在从N点运动到M点的过程中由于受到阻力的作用机械能在变小，所以小球在N点的机械能与在M点的机械能不相等，所以等高点M、N处小球的动能一定不相等，故C错误； D．重力势能的大小与物体的质量和高度有关，而根据题中的条件无法判断A点与B点高度的相对关系，所以无法比较小球在A点和B点的重力势能的大小，故D错误。 故选B。 30．（23-24八年级下·安徽安庆·阶段练习）跳远是一项传统的体育运动项目。某同学参加跳远比赛的几个阶段如图所示，空气阻力不可忽略，关于该同学在上述过程中，下列有关说法正确的是（    ） A．助跑速度越大跳得越远，是因为速度越大惯性越大 B．运动到最高的位置时，假若受到的力全部消失，人将保持静止状态 C．从起跳到落地的过程中，机械能一直变小 D．起跳后到最高点的过程中，重力势能的增加量等于动能的减小量 【答案】C 【详解】A．惯性的唯一衡量标准是质量，助跑速度变大但质量不变，因此惯性不变，故A错误； B．运动到最高的位置时，人在水平方向仍有一定速度，根据牛顿第一定律可知，若受到的力全部消失，人将做匀速直线运动，故B错误； C．从起跳到落地的过程中，人不断克服空气阻力做功，将机械能转化为内能，因此机械能一直变小，故C正确； D．起跳后到最高点的过程中，运动员高度增加，速度减小，重力势能增大，动能减小，但由于要克服空气阻力做功，因此重力势能的增加量小于动能的减小量，故D错误。 故选C。 题型突破六：怎样解影响动能大小因素的探究 (1)明确影响动能大小的因素：物体的质量和物体运动的速度。 (2)在实验中，让不同的小球在同一位置由静止释放的目的是控制不同的小球在撞击木块时速度相同，即研究动能与质量的关系时，保持速度相同。 (3)在实验中，让同一个小球在不同的位置由静止释放的目的是控制同一小球在撞击木块时速度不同，即研究动能与速度的关系时，保持质量相同。 (4)实验中动能的大小无法测量，我们采用了动能产生的效果——对外做功的多少来反映动能大小，这是一种运用转换法进行实验设计的思想。 31．（23-24八年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示，某小组在做“探究物体动能的大小与哪些因素有关”实验，实验中让小球从斜面上滚下撞击木块。 （1）为了探究物体动能与物体质量的关系，实验中多次让小球从斜面同一高度上由静止滚下，需要改变的是 （选填“小球”或“木块”）的质量； （2）在该实验中，物体动能的大小是通过 来反映的； （3）实验表明，同一个小球从斜面的不同高度处由静止滚下，高度越高，木块被撞得越远，据此可得出结论： ； （4）若水平面是光滑的，则该实验不能得出结论，理由是 。 【答案】 小球 木块移动的距离的大小 见解析 见解析 【详解】（1）[1]为了探究物体动能与物体质量的关系，实验中多次让小球从斜面同一高度上由静止滚下，需要改变的是小球的质量。 （2）[2]在该实验中，小球动能的大小是通过木块被推动的距离来反映的。 （3）[3]实验表明，同一个小球从斜面的不同高度处由静止滚下，高度越高，木块被撞得越远，据此可得出结论：质量相同的物体，速度越大，动能越大。 （4）[4]若水平面是光滑的，木块被小球撞击后会一直运动下去，无法通过比较木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所以该实验不能得出结论。 32．（23-24八年级下·广东佛山·期中）小明利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。他将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，会与静止在水平轨道上的木块C发生碰撞，碰撞后木块都会在水平轨道上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，，球A、B的质量分别为。 （1）在开始探究前，小明将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均 （选填“相同”或“不同”），且与小球的质量无关； （2）小明通过的甲、乙所示的探究过程，他观察到B球能将木块C撞得更远，经过思考可得出结论：小球的动能大小与 有关； （3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：当质量相同时，物体的速度 ，动能越大； （4）木块最终会停下来的主要原因是它受 的作用，如果水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； （5）在小球撞击木块C以后，如果木块C受到的力突然全部消失，C将做 运动。 【答案】 相同 质量 小于 越大 摩擦力 不能 匀速直线运动 【详解】（1）[1]将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置，这说明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均相同，且与小球的质量无关。 （2）[2]由于mA<mB，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得小球的动能大小与质量有关。 （3）[3][4]乙、丙两图，小球的质量相同，θ1<θ2，所以丙图小球的速度更大，图丙中木块C滑行得更远些，说明质量相同时，物体的速度越大，动能越大。（4）[5]由于木块受到阻力（或摩擦力）的作用，所以木块最终会停下来；在此过程中木块通过做功方式把动能转化为内能。 [6]如果水平面光滑，则木块会做匀速直线运动，无法根据距离的大小判定动能的大小。 （5）[7]当木块C所受外力突然消失时，根据牛顿第一定律，它仍将保持力消失瞬间的方向和速度不变，因此会做匀速直线运动。 33．（23-24八年级下·山西大同·阶段练习）小宇和小青在观摩自行车比赛中，看到运动员转弯时的状态如图甲所示，为什么身体要向弯道内侧倾斜呢？小青说：“转弯必须受力，身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。”他猜想：这个力的大小可能与骑行速度和圆弧形跑道的半径有关。于是他们设计了图乙所示的实验，一个半径为0.5m的半圆轨道，通过左端的横杆与墙壁连接且能绕O点在竖直方向自由转动，轨道置于压力传感器上时，其示数为1N；接着让质量为30g的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下，当小钢球每次到达最低点时，压力传感器的示数最大并记录在下表中，请你解答： 小钢球初始位置 A B C 距压力传感器高度h/m 0.5 0.4 0.3 压力传感器达到的最大示数F/N 1.90 1.78 1.66 （1）你觉得小青“转弯必须受力”的观点 （选填“有”或“没有”）道理，你判断的依据是 ； （2）小球从 轨道（选填“相同”或“不同”）高度滚下可以使它到达最低点时，具有不同的速度； （3）由表格数据可知，在圆弧形跑道半径一定时， 越大，使自行车向内侧转弯的力将越大。 【答案】 有 力是改变物体运动状态的原因 不同 骑行速度 【详解】（1）[1][2]力是改变物体运动状态的原因，物体运动状态改变，一定受到了力的作用，所以小青“转弯必须受力”的观点有道理。 （2）[3]小球在相同轨道的不同高度处，具有不同的重力势能，滚下到达最低点时将重力势能转化为动能的大小不同，因此小球到达最低点时的速度不同。 （3）[4]由表格数据可知，在圆弧形跑道半径一定时，骑行速度越大，使自行车向内侧转弯的力将越大。 34．（23-24八年级下·重庆永川·期末）小永在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击水平木板上的木块，如图所示。 （1）该实验中物体的速度是指钢球A从斜面上由静止滚下 （选填“到达水平面时”“即将碰撞B时”或“碰撞B后”）的速度，它是可以通过改变 （选填“高度”或“质量”）来实现的； （2）钢球A对B做功越多，则B移动的距离越远，表明 （选填“A”或“B”）的动能越大，物理学中把这种研究方法叫做 （选填“控制变量法”、“转换法”、“模型法”） （3）小永发现，钢球A释放的高度过高，或者钢球A的质量过大都会使木块B滑出木板。当B到达边沿O位置时，若一切外力全部消失，则小球会沿 （选填“a”、“b”或“c”）路线继续运动。 （4）实验中若钢球A质量和释放高度一定，为了防止木块B滑出木板，你可采取的措施是 （选填“增大”或“减小”）木块B的质量，或者用更 （填“粗糙”或“光滑”）的木板。 【答案】 即将碰撞B时 高度 A 转换法 c 增大 粗糙 【详解】（1）[1][2]探究小球从斜面滑下来时，动能的大小与哪些因素有关，重在判断小球的动能的大小，而本实验中，通过小球撞击木块B移动的距离来判断动能的大小，将小球的动能转化为内能，故实验中的小球的动能指的是即将撞击木块时的动能；小球从斜面的不同高度滚下，高度越高，到达水平面时的速度越大，小球撞击B时的速度越大。 （2）[3][4]本实验中，小球的动能的大小看不见，也无法测量，无法直接知道其大小，但是可以通过对木块B做功来判断，钢球A动能越大，对B做功越多，克服摩擦力做功也越多，木块B移动的距离也越大，这里采用了转换法的思想，可以根据物体B被撞移动的距离来判断动能的大小。 （3）[5]当B到达边沿O位置时，若一切外力全部消失，则小球将会做匀速直线运动，会沿c路线继续运动。 （4）[6][7]实验中若小球A释放高度一定，为了防止木块B滑出木板，可以增大木块B的质量或用更粗糙的木板，从而增大木块B受到的摩擦力，减小木块在木板上滑行的距离。 题型突破七：怎样解影响重力势能大小因素的探究问题 （1）重力势能的大小与质量和被举高的高度有关，探究时运用控制变量法设计实验：控制质量不变，改变重物的高度，研究重力势能的大小与高度的关系；控制高度不变，改变重物的质量，研究重力势能的大小与质量的关系。 (2)运用转换法判断物体重力势能的大小：通过物体陷入沙中的深度来显示重力势能的大小，物体陷入沙中越深，重力势能越大。 35．（23-24八年级下·上海·期中）为了探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，小明同学利用带有四只脚的小方桌、沙箱及质量不同的重物（）设计并进行了如图所示的实验。 （1）实验中小明是通过观察 来判断重力势能大小的。 （2）要探究物体重力势能的大小与高度的关系，应选择图 进行分析比较。 （3）图（b）和图（c）探究的问题是 与 的关系。 【答案】 小桌下陷的深度 （a）、（b） 重力势能 质量 【详解】（1）[1]实验中小明是通过观察小桌下陷的深度来判断重力势能大小的，陷入沙子的深度越大，表明重物的重力势能越大，采用了转换法。 （2）[2]要探究物体重力势能的大小与高度的关系，应控制重物的质量不变，改变重物的高度，应选择图（a）、（b）进行分析比较。 （3）[3][4]图（b）和图（c）中，重物的高度相同，质量不同，探究的问题是重力势能与质量的关系。 36．（23-24八年级下·全国·课堂例题）如图所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验，装置：由沙子，铁块，铁钉组成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想： 猜想一：重力势能大小与物体质量有关 猜想二：重力势能大小与物体所处高度有关 猜想三：重力势能大小与物体密度有关 （1）物体重力势能大小通过 反映； （2）验证猜想二可选择 两幅图，得出的结论是 ； （3）实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块：通过实验得出的结论是 。 【答案】 铁钉陷入沙子深度 ①③ 见解析 见解析 【详解】（1）[1]根据转换法，通过铁钉陷入沙面的深度来反映重力势能的大小。 （2）[2][3]研究物体的重力势能大小与物体所处的高度有关，要控制物体质量相同，而高度不同，可选择①③两幅图，因hA＜hC，且C铁钉陷入沙面的深度更大，故得出的结论是：当物体质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。 （3）[4]实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块，从相同高度静止释放，观察到铁钉陷入沙子深度相同，通过实验得出的结论是：当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。 37．（2023九年级上·全国·专题练习）小明同学在体育活动中，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。 为此小明设计了如图所示的实验，他的做法是： 用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为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处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，而C、D两球陷入沙中深度均为h3，且。 （1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的； （2）实验中B球比A球陷入沙中的深度更大，由此可验证猜想 ； （3）为验证猜想二，应比较 （选ABCD）两球，可得出结论，当物体 相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大； （4）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 ； （5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，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”）。 【答案】 小球陷入沙中的深度 一 A、C 质量 没有控制下落高度相同 无关 【详解】（1）[1]本实验中，根据转换法，小球重力势能的大小是通过小球陷入沙中的深度来反映的。 （2）[2]比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙中的深度更大，说明当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大，由此可验证猜想一。 （3）[3]为验证猜想二，即研究重力势能与下落高度的关系，需要保持小球的质量和运动路径相同，改变下落的高度，由图可知应比较A、C两球。 [4]由图可知，C球比A球陷入沙中的深度更大，说明当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。 （4）[5]研究物体重力势能与质量的关系时，需要保持物体下落高度和运动路径相同，改变物体的质量；而B、C两球下落的高度不同（即没有控制下落高度相同），所以不能研究物体重力势能与质量的关系。 （5）[6]比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，而两球的运动路径不同，发现两球陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 38．（22-23八年级下·山东青岛·期末）某学习小组的同学在探究“物体的重力势能跟哪些因素有关”时，提出如下猜想： A．重力势能的大小可能与物体被举起的高度有关； B．重力势能的大小可能与物体质量的大小有关； 该小组设计了如图所示的实验。在透明容器中装入足够的细沙，将实心铁块举高到某一高度处由静止释放（h1＜h2，不计空气阻力），铁块碰到小桌上后与小桌一起向下运动，使小桌桌腿陷入细沙中； （1）通过观察 来比较各铁块重力势能的大小； （2）分析甲、乙两图可知，该小组探究的问题是上述猜想中的 （选填“A”或“B”）； （3）要探究另一个猜想，应进行 两图所示的实验； （4）甲图实验中，铁块在空中下落的过程中（未接触小桌），其机械能的总和 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 小桌桌腿陷入细沙中的深度 A 乙、丙 不变 【详解】（1）[1]将实心铁块举高到某一高度处由静止释放（h1＜h2，不计空气阻力），铁块碰到小桌上后与小桌一起向下运动，使小桌桌腿陷入细沙中，铁块的重力势能越大，小桌桌腿陷入细沙的深度越大，故可以根据小桌桌腿陷入细沙中的深度来判断重力势能的大小。 （2）[2]分析甲、乙两图可知，铁块的质量不同，高度不同，探究重力势能的大小可能与物体被举起的高度有关，故选A。 （3）[3]要探究另一个猜想，铁块的重力势能与质量的关系，需要选择物体被举起的高度相同，质量不同，故选乙、丙两图做实验。 （4）[4]不计空气阻力，机械能守恒，故甲图实验中，铁块在空中下落的过程中（未接触小桌），其机械能的总和不变。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$