第15讲 能量及其存在形式-【暑假自学课】2024年新九年级科学暑假提升精品讲义（浙教版）

第15讲 能量及其存在形式 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（5大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1．能都列举并判断常见的能量形式（机械能、电能、化学能）。 2．知道动能、势能大小影响因素。 3．掌握动能与势能的相互转化过程。 4．知道能量转化的应用。 5．掌握机械能守恒的含义和条件。 6．能够利用机械能守恒解释简单的现象。 知识点一：能量的存在形式 1.机械能：做机械运动的物体具有机械能。 2.化学能：储存在食物和燃料中的能量属于化学能。 3.电能：电具有的能量。 4.声能：声音具有的能量，这种能量称为声能。 5.电磁能：电磁辐射具有能量，这种能量叫做电磁能；光能就是电磁能的一种，太阳能是光能的一种。 6.能量的符号：E；能量的单位：焦耳；简称：焦（J） 知识点二：动能 1.动能：物体因运动而具有的能量，这种能量叫做动能。 2.影响动能大小的因素：物体运动速度速度大小和物体质量。 3.探究影响动能大小的因素 实验名称：探究决定动能大小的因素 实验方法：控制变量法、转换法。 实验步骤：①让小钢球从斜面不同高度静止开始滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。 ②让质量不同的小钢球从同一斜面同一高度静止开始滚下，比较木块被小钢球推出距离的大小。 实验结论：①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能就越大。 ②速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大。 实验注意事项 ①实验探究对象是小球。 ②转换法的应用：物体的动能大小是通过木块移动距离大小来反映的。 ③选择同一小球进行实验的目的是便于控制小球的质量相同。 ④让不同的小球从斜面的同一高度释放，目的是让小球到达斜面底部的初速度相同。 ⑤如本实验中水平面绝对光滑，本实验将不能达到实验目的，原因是小车将一直匀速直线运动下去。 ⑥实验中要保持小球的运动路线与木块的中心在同一条直线上。 知识点三：势能 1.重力势能：物体因被举高而具有的能量。 2.影响重力势能大小的因素：物体质量和被举高的高度。 3.探究影响重力势能大小的因素 实验名称：探究决定重力势能的因素 实验方法：控制变量法、转换法 实验步骤：①让同一小钢球，从不同高度静止下落，比较小球陷入沙坑的深度 ②让体积相同，质量不同的小钢球，从同一高度静止下落，比较小球陷入沙坑的深度 实验结论：①质量相同的物体，被举高的高度越高，它具有的重力势能越大。 ②被举高的高度相同的物体，质量越大，它具有重力势能就越大。 实验注意事项 ①转换法的应用：物体重力势能通过小球陷入沙坑的深度来反映的。 ②试验时需要控制小球体积相同 ③探究除质量与被举高的高度以外因素对小球重力势能因素：小球下落的路径、小球的体积 4.弹性势能：物体因发生弹性形变而具有能量。 5.影响弹性势能大小的因素：构成物体材料、物体形状、形变量大小等等 6.弹簧弹性势能大小的比较（未损坏）：形变量越大弹性势能越大 知识点四：机械能 1.机械能：物体具有动能和势能的总和。 2.动能和势能之间能够相互转化，势能能够转化为动能，动能能够转化为势能。 3.机械能守恒：物体具有的动能和势能发生相互转化，但是动能和势能的总和保持不变，我们称这个物体的机械能守恒。 4.机械能守恒的判断： ①对于一个物体而言，只受到重力的作用时机械能一定守恒（只有重力对物体做功） ②对于多个物体组成系统而言，只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒 【机械能守恒的判断方法】 方法一：做功法 ①对于一个物体而言，只受到重力的作用时机械能一定守恒（只有重力对物体做功） ②对于多个物体组成系统而言，只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒 方法二：定义法 机械能守恒：物体具有的动能和势能发生相互转化，但是动能和势能的总和保持不变，我们称这个物体的机械能守恒。只需要判断该物体的机械能有没有对外转化出去，如果只是自身动能与势能相互转化，那么自身的机械能总和不变，即机械能守恒，若有将机械能转化为其他物体的能量，则该物体机械能不守恒。 知识点五：能量守恒 1.宇宙能量的总和是保持不变的，即能量不可以被创造，也不可以被消灭；只能发生转化或转移。 2.能量利用的本质：能量转移或转化。 3.永动机问题：第一类永动机违背了能量守恒定律（热力学第一定律），故不可能创造出来； 第二类永动机违背了热力学第二定律，也无法制造出来。 教材习题01 有一种手摇手电筒，使用时只要将它来回摇晃几下，手电筒的小灯泡就能发光。来回摇晃手电筒时，手电筒具有什么形式的能量？ 解题方法 ①能量有不同的形式，如机械运动的动能和势能热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示.当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统 ②会分析不同形式能量之间的转化 教材习题02 弹簧门在被推开以后能自动关闭，如图 3-23所示。试从能量转化的角度来说明这一现象。 解题方法 ①对于判断能量转化的题目，我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向。 ②物体由于运动而具有的能叫做动能，动能与物体的质量和速度有关③物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能，弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关。 ④学习物理要联系生活实际有能力判断出生活实际的现象中蕴含的知识点。 教材习题03 自行车下坡时，不踩踏脚板，速度却越来越大，为什么？ 解题方法 ①重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了。 ②动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了。 ③判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是:减小的转化为增多的。 考点一 能量的存在形式 1．（2023秋•台州期中）如图所示是一种利用健身球设计的充电器，在转动球的时候就可以给电池充电，这时健身球里面的装置相当于一个微型发电机。转动球的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．光能 C．化学能 D．机械能 2．（2023秋•北仑区期中）下列关于物质、能量、信息的说法错误的是（　　） A．物质具有能量，能量有各种形式 B．手机发短信需要能量 C．声音、光、流水都具有能量 D．信息是能量的一种 3．（2023秋•温州期中）新能源电动车（如图）利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是（　　） A．电能 B．化学能 C．机械能 D．电磁能 4．下列各物体具有什么形式的能： A、炎炎烈日_______ B、超声碎石_______ C、飞奔的雄狮_______ D、未燃烧的木炭_______ E、地球同步卫星_______ F、飞流直下的瀑布_______。 考点二 动能 5．（2024•拱墅区模拟）如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　） A．动能减小，惯性变大 B．动能减小，惯性不变 C．动能增加，惯性变大 D．动能增加，惯性不变 6．以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（　　） A．载重汽车的动能大 B．小轿车的动能较大 C．它们的动能一样大 D．无法比较 7．图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。 （1）实验原理： ①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越______，实验中是通过____________________ 来反映小球的动能大小。 ②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越_______。 （2）实验现象： ①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越_____。木块运动的距离越长。 ②体积相同质量不同的钢球，从同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_______ ，木块运动的距离越长。 （3） 从以上实验中可得出物体动能的大小与_______ 和_______有关。 8．（2024•湖州一模）在探究物体动能大小与质量的关系时，课本方案为：让不同质量的小钢球从同一斜面上相同高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。 （1）小陈认为课本方案难以操作，将斜面和水平面都改成了滑轨，将木块换成圆柱体块，方案迭代为1.0。这样改进的优点是 　 　。 （2）小越质疑：不同质量的小钢球从同一倾斜滑轨上相同高度由静止滚下，到达底部时速度真的相同吗？她在倾斜滑轨的底部安装光控灯（当球滚过时，光控灯会亮起），进行三轨同步实验，方案迭代为2.0。利用分割槽使三个不同质量的小钢球分别从三个相同倾斜轨道的同一高度由静止同时滚下，若出现 　 　的现象，说明三个小球到达斜面底部时速度相同。 （3）实验发现，不同质量的小钢球到达斜面底部时速度并不相同，查阅资料后发现这是由于小钢球体积不同所导致。如何在改变小钢球质量的情况下控制其体积不变，你的方法是 　 　。 考点三 势能 9．如图所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相同的苹果，则三个苹果中哪个苹果的重力势能最小（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．无法判断 10．如图所示，某人用大小相同的力作用在同样的弹簧上，观察比较图a、图b可知，此时弹簧a、b的弹性势能是哪个大？（　　） A．a大 B．b大 C．一样大 D．无法确认 11．（2024•宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。 【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？ 【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。 假设二：物体的重力势能与下落高度有关。 【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。 【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。 【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见： 　 　。 序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm 1 10 10 8.5 2 10 20 9.2 3 10 30 10.4 4 20 20 11.8 5 30 20 12.6 12．（2024•杭州一模）小明用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能。弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。 猜想：相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的程度有关。 为了验证猜想，小明利用图乙所示的实验装置进行实验。不计小球滚动和碰撞的能量损失。步骤如下： ①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置； ②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离s。 （1）步骤①在操作时需要控制 　 　等无关变量相同。（写出2个） （2）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。 （3）小明在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验不足提出一项合理化的改进建议：　 　。 考点四 动能与势能的相互转化 13．（2024•西湖区模拟）北京冬奥会上中国小将苏翊鸣夺得男子单板滑雪大跳台金牌，下列关于该运动的说法正确的是（　　） A．比赛时，运动员从超过40米的助滑区出发是为了获得较大的初速度 B．在运动中，运动员脚上穿着面积较大的单板，有利于减小落地时的冲击力 C．运动员运动到最高点时，动能为零 D．运动员下落过程中，重力势能全部转化为动能 14．（2024•宁波一模）撑杆跳高是一项运动员经过持杆助跑，借助撑杆的支撑腾空越过横杆的运动，起源于古代人类使用木根、长矛等撑越障碍，如图所示，当运动员支起撑杆落地到运动员最高点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员的动能不变 B．撑杆的弹性势能先增大后减小 C．撑杆的弹性势能全部转化为运动员的动能 D．运动员的机械能不变 15．（2024•鹿城区模拟）如图是摆球从A点静止释放，经过B、O、C三点，到达最高点D的示意图，其中B、C两点等高。下列说法正确的是（　　） A．摆球在O点时动能等于零 B．摆球在A、D两点的重力势能相等 C．摆球从A点到O点的过程中机械能减少 D．摆球在B、C两点的动能相等 16．（2024•宁波模拟）中国选手李玲在杭州亚运会夺得了撑竿跳冠军。撑竿跳高时，李玲经历了加速助跑、撑竿起跳、越过横杆三个阶段。若不考虑整个过程中的摩擦力与空气阻力导致的能量损失，李玲从助跑到落地，下列有关能量变化的关系图正确的是（　　） A． B． C． D． 17．（2024•瓯海区校级模拟）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　） A．t1～t2时刻小球所受合力方向一直竖直向下 B．在t1～t2间的某个时刻小球动能最大 C．在t3时刻，弹簧的弹性势能最大 D．t1～t2这段时间内，小球速度一直变大 18．（2024•上城区二模）学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。 【分析原理】 （1）支架上最高处的定滑轮作用为 　 　。 （2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因是 　 　。 【装置调试】 ①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。 ②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。 【项目改进】 （3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有　 　。（写出两种） 考点五 机械能守恒 19．（2024•宁波模拟）篮球运球是宁波市体育中考项目之一，其中投篮时可采用打击篮板进篮的方法，如图所示。忽略空气阻力，下列关于打板进篮的说法正确的是（　　） A．篮球抛出后向上运动，打板的一瞬间，篮球的动能最大 B．篮球打板进篮筐的过程中，篮球的能量没有损失 C．篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变 D．篮球在地面上越弹越低，最终静止，说明能量消失，不符合能量守恒定律 20．（2024•滨江区二模）跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是（　　） A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力 B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大 C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能 D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒 21．（2024•杭州模拟）如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（　　） A．水的机械能不变 B．水的机械能变小 C．水的重力势能增大，动能减小 D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能 22．（2024•富阳区一模）如图是高铁车站，车站的路轨建得高些，当车辆以确定的速度到达坡下A点时关闭发动机，在车上坡进站时通过刹车把握车速使其在B点正好停下。则该车从A到B的过程中（　　） A．动能增加 B．动能减小 C．机械能守恒 D．重力势能减小 一、选择题 1．（2023秋•江干区校级期中）下列物体所具有能量的形式表述正确的是（　　） A．被大风摇动的树干不具有能量 B．米饭中储存着化学能 C．被拉伸的弹簧具有能量而被压缩的弹簧不具有能量 D．水库中的水不具有能量，而只有当它从水库中流下时才具有能量 2．生产和生活需要消耗大量能量。请判断下列活动中，利用化学反应获得能量的是（　　） A．发射航天器 B．水车转动 C．太阳能供热 D．风力发电 3．下列有关能量存在形式说法错误的是（　　） A．运动的物体具有动能 B．被压缩的弹簧具有势能 C．食物中存在化学能 D．蓄电池中存在电能 4．小丽从学校回家过程中如图示是她的s﹣t图象，则小丽动能最大的时间段是（　　） A．在t1﹣t2时间内 B．在t2﹣t3时间内 C．在0﹣t1时间内 D．无法确定 5．（2024•嘉兴二模）小科与小嘉到水上乐园玩水滑梯。小科选择较陡的a滑梯，小嘉选择较平坦的b滑梯，两滑梯高度相等（如图）。小科的质量比小嘉大，当他们从滑梯的顶部由静止滑至底部的过程中，若不计阻力，下列有关说法正确的是（　　） A．在顶部时，小科的势能要小 B．下滑途中，小嘉的动能不变 C．到底部时，小嘉的动能要大 D．到底部时，小科的机械能要大 6．（2024•鄞州区模拟）3月24日，我国选手全红婵在世界杯（柏林站）女子单人十米跳台跳水决赛中夺冠。如图所示是她跳水的分解动作示意图，不考虑空气阻力，下列分析不合理的是（　　） A．起跳时，她借助跳台的反作用力向上运动 B．上升到B点时，她的机械能最大 C．在下落的过程中，她的重力势能逐渐减小 D．从最高点下落过程中，她的惯性始终不变 7．（2024•龙湾区二模）体育考试时，小龙用相同的速度在相同高度将篮球沿不同轨迹从A点投向B点，如轨迹1和轨迹2所示。若空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球重力势能的变化量：轨迹1＞轨迹2 B．篮球重力势能的变化量：轨迹1＜轨迹2 C．篮球动能的变化量：轨迹1＞轨迹2 D．篮球动能的变化量：轨迹1＜轨迹2 8．（2024•椒江区一模）如图1所示，在投掷铅球时，铅球在空中的运动轨迹如图2所示。若不计空气阻力，铅球从离手到落地前的过程中，下列表示其动能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　） A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 9．（2024•临安区一模）一颗番茄由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时增加的动能（　　） A．小于番茄减少的重力势能 B．大于番茄减少的重力势能 C．等于番茄减少的重力势能 D．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 10．（2024•温州二模）跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　） A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④ 11．（2024•上城区一模）国家跳台滑雪中心主体建筑形似中国古代摆件“如意”，故被称作“雪如意”。“雪如意”其中一条主赛道的落差为115米，长度为106米。关于运动员在单板滑雪项目比赛时分析正确的是（　　） A．从坡顶滑至底端，运动员重力势能只转化为动能 B．从坡顶滑至底端，运动员速度大小保持不变 C．下滑过程中，运动员受到的支持力和重力是一对平衡力 D．滑至底端，运动员继续向前运动是因为运动员具有惯性 12．（2024•滨江区校级模拟）杭州第19届亚运会帆船比赛在宁波象山亚帆中心举行，运动员借助风力，不时地调节舷杆，让帆船快速前行。下列说法正确的是（　　） A．帆船在整个运动过程中势能保持不变 B．帆船在加速前进过程中动能保持不变 C．帆船在前进过程中机械能保持不变 D．运动员压低帆杆时重心降低，重力势能变小 13．（2024•镇海区一模）乒乓球运动一直是中国的优势项目，如图是乒乓球落到球台上后又弹起的示意图，分析可知，乒乓球（　　） A．在B点时受力平衡 B．在A点动能一定小于D点动能 C．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化 D．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将保持不变 14．（2024•江北区一模）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．到达B点时，弹性绳处于原长位置 B．最低点A和最高点C弹性绳的弹性势能一样大 C．人上升和下降时最大速度相同，所处位置也相同 D．人从A点到B点的过程中，人的重力势能和动能都增加 15．（2024•钱塘区一模）如图所示为冬奥会火灾的一些运动项目，对这些项目中的情景，分析不正确的是（　　） A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能减小 B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态改变 C．冰球在水平冰面滑动过程中，不受任何力的作用 D．运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性 16．（2024•杭州模拟）如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图象可能是（　　） A． B． C． D． 二、实验题 17．（2024•滨江区一模）小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放，依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能，实验数据如表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 ▲ 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 ①小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图Ek﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 　 　正比例关系（选填“成”或“不成”）。 ②根据表中数据，将表中E点的重力势能数据补充完整 　 　。 ③小江研究表中数据得出如下结论：物体下落时，重力势能减小，动能增大，动能和重力势能之和保持不变。小科同学觉得此结论与某些运动情景不符。请描述一个运动情景，说明小江的结论并不适用所有情境 　 　。 ④小金利用如图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：　 　（选填“t1”或“t2”）。 18．（2022秋•乐清市校级期中）学习了能量转化知识之后，小明为探究质量对能量转化的影响做了如下实验，将光滑水平面与光滑斜面连接。弹簧一端固定在木板上，小车将弹簧压缩至A位置后被释放，小车沿水平面运动并滑上斜面至B位置（不计空气阻力），如图所示，回答下列问题： （1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能转化为小车的 　 　。 （2）小车从水平面开始滑至斜面的过程中，其机械能总量如何变化？　 　。 （3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，小车能否滑至斜面B位置，说明理由 　 　。 19．小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 次数 橡皮条 橡皮条宽/cm 橡皮条长/cm 弹射的水平距离/m 1 a 0.50 20.00 10.10 2 b 0.50 30.00 8.20 3 c 1.00 20.00 14.00 请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较____________来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的____有关； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________ A、窄而长的 B、宽而长的 C、窄而短的 D、宽而短的 20．某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表明高H静止下落，C球从距沙表面高2H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地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．实验测得A、B两球陷入沙深度分 别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 （1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过__________________来反映的。 （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结：当下落高度一定时______。 （3）比较______两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：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）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径______（选填：“有关”或“无关”）。 （5）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为______能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为______能。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第15讲 能量及其存在形式 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（5大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1．能都列举并判断常见的能量形式（机械能、电能、化学能）。 2．知道动能、势能大小影响因素。 3．掌握动能与势能的相互转化过程。 4．知道能量转化的应用。 5．掌握机械能守恒的含义和条件。 6．能够利用机械能守恒解释简单的现象。 知识点一：能量的存在形式 1.机械能：做机械运动的物体具有机械能。 2.化学能：储存在食物和燃料中的能量属于化学能。 3.电能：电具有的能量。 4.声能：声音具有的能量，这种能量称为声能。 5.电磁能：电磁辐射具有能量，这种能量叫做电磁能；光能就是电磁能的一种，太阳能是光能的一种。 6.能量的符号：E；能量的单位：焦耳；简称：焦（J） 知识点二：动能 1.动能：物体因运动而具有的能量，这种能量叫做动能。 2.影响动能大小的因素：物体运动速度速度大小和物体质量。 3.探究影响动能大小的因素 实验名称：探究决定动能大小的因素 实验方法：控制变量法、转换法。 实验步骤：①让小钢球从斜面不同高度静止开始滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。 ②让质量不同的小钢球从同一斜面同一高度静止开始滚下，比较木块被小钢球推出距离的大小。 实验结论：①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能就越大。 ②速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大。 实验注意事项 ①实验探究对象是小球。 ②转换法的应用：物体的动能大小是通过木块移动距离大小来反映的。 ③选择同一小球进行实验的目的是便于控制小球的质量相同。 ④让不同的小球从斜面的同一高度释放，目的是让小球到达斜面底部的初速度相同。 ⑤如本实验中水平面绝对光滑，本实验将不能达到实验目的，原因是小车将一直匀速直线运动下去。 ⑥实验中要保持小球的运动路线与木块的中心在同一条直线上。 知识点三：势能 1.重力势能：物体因被举高而具有的能量。 2.影响重力势能大小的因素：物体质量和被举高的高度。 3.探究影响重力势能大小的因素 实验名称：探究决定重力势能的因素 实验方法：控制变量法、转换法 实验步骤：①让同一小钢球，从不同高度静止下落，比较小球陷入沙坑的深度 ②让体积相同，质量不同的小钢球，从同一高度静止下落，比较小球陷入沙坑的深度 实验结论：①质量相同的物体，被举高的高度越高，它具有的重力势能越大。 ②被举高的高度相同的物体，质量越大，它具有重力势能就越大。 实验注意事项 ①转换法的应用：物体重力势能通过小球陷入沙坑的深度来反映的。 ②试验时需要控制小球体积相同 ③探究除质量与被举高的高度以外因素对小球重力势能因素：小球下落的路径、小球的体积 4.弹性势能：物体因发生弹性形变而具有能量。 5.影响弹性势能大小的因素：构成物体材料、物体形状、形变量大小等等 6.弹簧弹性势能大小的比较（未损坏）：形变量越大弹性势能越大 知识点四：机械能 1.机械能：物体具有动能和势能的总和。 2.动能和势能之间能够相互转化，势能能够转化为动能，动能能够转化为势能。 3.机械能守恒：物体具有的动能和势能发生相互转化，但是动能和势能的总和保持不变，我们称这个物体的机械能守恒。 4.机械能守恒的判断： ①对于一个物体而言，只受到重力的作用时机械能一定守恒（只有重力对物体做功） ②对于多个物体组成系统而言，只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒 【机械能守恒的判断方法】 方法一：做功法 ①对于一个物体而言，只受到重力的作用时机械能一定守恒（只有重力对物体做功） ②对于多个物体组成系统而言，只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒 方法二：定义法 机械能守恒：物体具有的动能和势能发生相互转化，但是动能和势能的总和保持不变，我们称这个物体的机械能守恒。 只需要判断该物体的机械能有没有对外转化出去，如果只是自身动能与势能相互转化，那么自身的机械能总和不变，即机械能守恒，若有将机械能转化为其他物体的能量，则该物体机械能不守恒。 知识点五：能量守恒 1.宇宙能量的总和是保持不变的，即能量不可以被创造，也不可以被消灭；只能发生转化或转移。 2.能量利用的本质：能量转移或转化。 3.永动机问题：第一类永动机违背了能量守恒定律（热力学第一定律），故不可能创造出来； 第二类永动机违背了热力学第二定律，也无法制造出来。 教材习题01 有一种手摇手电筒，使用时只要将它来回摇晃几下，手电筒的小灯泡就能发光。来回摇晃手电筒时，手电筒具有什么形式的能量？ 解题方法 ①能量有不同的形式，如机械运动的动能和势能热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示.当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统 ②会分析不同形式能量之间的转化 【答案】机械能 教材习题02 弹簧门在被推开以后能自动关闭，如图 3-23所示。试从能量转化的角度来说明这一现象。 解题方法 ①对于判断能量转化的题目，我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向。 ②物体由于运动而具有的能叫做动能，动能与物体的质量和速度有关③物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能，弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关。 ④学习物理要联系生活实际有能力判断出生活实际的现象中蕴含的知识点。 【答案】当弹簧门被推开时,弹簧被压缩,门运动速度减小,即门的动能转化为弹簧的弹性势能:当门停止运动后,门在弹簧弹力的作用下反向运动,速度越来越大,弹簧逐渐伸长,即弹簧的弹性势能又转化为门的动能。所以,门在打开后能自动关闭。 教材习题03 自行车下坡时，不踩踏脚板，速度却越来越大，为什么？ 解题方法 ①重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了。 ②动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了。 ③判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是:减小的转化为增多的。 【答案】自行车下坡时高度逐渐减小,即重力势能逐渐减小,重力势能转化为动能,故速度越来越大。 考点一 能量的存在形式 1．（2023秋•台州期中）如图所示是一种利用健身球设计的充电器，在转动球的时候就可以给电池充电，这时健身球里面的装置相当于一个微型发电机。转动球的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．光能 C．化学能 D．机械能 【答案】B 【解答】解：手在转动球的时候，消耗体内的化学能，转化为球的机械能，球内有闭合电路，球运动切割磁感线产生电流，相当于发电机，给电池充电；故涉及到了化学能、机械能、电能，未涉及到光能； 故选：B。 2．（2023秋•北仑区期中）下列关于物质、能量、信息的说法错误的是（　　） A．物质具有能量，能量有各种形式 B．手机发短信需要能量 C．声音、光、流水都具有能量 D．信息是能量的一种 【答案】D 【解答】解：A、物质具有能量，能量有各种形式，故A正确； B、手机发短信需要能量，故B正确； C、声音、光、流水都具有能量，故C正确； D、信息是物质存在的一种形式，不是能量的一种形式，信息的传递需要能量，故D错误。 故选：D。 3．（2023秋•温州期中）新能源电动车（如图）利用电池提供能量来驱动汽车。电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是（　　） A．电能 B．化学能 C．机械能 D．电磁能 【答案】B 【解答】解：电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故B正确，ACD错误。 故选：B。 4．下列各物体具有什么形式的能： A、炎炎烈日_______ B、超声碎石_______ C、飞奔的雄狮_______ D、未燃烧的木炭_______ E、地球同步卫星_______ F、飞流直下的瀑布_______。 【答案】A、电磁能、光能（太阳能）；B、声能；C、机械能；D、化学能；E、机械能；F、机械能 【解析】A、太阳辐射属于电磁能； B、超声属于，声音具有声能； C、飞奔雄狮，在做机械能运动故具有机械能； D、木炭可以燃烧，释放化学能，故木炭具有化学能； E、空中飞行的鸟，在做机械运动，故具有机械能； F、水的流动属于机械能运动，故具有机械能。 考点二 动能 5．（2024•拱墅区模拟）如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　） A．动能减小，惯性变大 B．动能减小，惯性不变 C．动能增加，惯性变大 D．动能增加，惯性不变 【答案】D 【解答】解：乒乓球在运动的过程中，质量不变，惯性大小不变；水和杯子一起向下运动，落地瞬间杯子由于受到阻力停止运动，水由于惯性要继续运动，所以水对杯底要产生一个压力，因为物体间的作用力是相互的，所么用杯底对水一个反作用力，乒乓球在水的作用力的方向上移动距离，所以水对乒乓球做了功，使得乒乓球的机械能增大，到达乙位置时的机械能大于甲位置的机械能，甲、乙高度相同，重力势能相同，所以乙位置的动能大于甲位置的动能，故D正确。 故答案为：D。 6．以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（　　） A．载重汽车的动能大 B．小轿车的动能较大 C．它们的动能一样大 D．无法比较 【答案】A 【解析】当两车的速度相同时，质量大的车动能大，因载重汽车的质量比小轿车的质量大，所以载重汽车的动能大； 7．图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。 （1）实验原理： ①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越______，实验中是通过____________________ 来反映小球的动能大小。 ②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越_______。 （2）实验现象： ①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越_____。木块运动的距离越长。 ②体积相同质量不同的钢球，从同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_______ ，木块运动的距离越长。 （3） 从以上实验中可得出物体动能的大小与_______ 和_______有关。 【答案】（1）①大；推动木块前进的距离；②大；（2）①高；②大；（3）速度；质量。 【解析】（1）①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；小球的动能大小通过推动木块前进的远近来反映。 ②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大； （2）①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长； ②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。 （3）综上实验可以看出速度的大小与质量的大小都会对动能有影响，所以物体动能大小与质量与速度有关； 8．（2024•湖州一模）在探究物体动能大小与质量的关系时，课本方案为：让不同质量的小钢球从同一斜面上相同高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。 （1）小陈认为课本方案难以操作，将斜面和水平面都改成了滑轨，将木块换成圆柱体块，方案迭代为1.0。这样改进的优点是 　 　。 （2）小越质疑：不同质量的小钢球从同一倾斜滑轨上相同高度由静止滚下，到达底部时速度真的相同吗？她在倾斜滑轨的底部安装光控灯（当球滚过时，光控灯会亮起），进行三轨同步实验，方案迭代为2.0。利用分割槽使三个不同质量的小钢球分别从三个相同倾斜轨道的同一高度由静止同时滚下，若出现 　 　的现象，说明三个小球到达斜面底部时速度相同。 （3）实验发现，不同质量的小钢球到达斜面底部时速度并不相同，查阅资料后发现这是由于小钢球体积不同所导致。如何在改变小钢球质量的情况下控制其体积不变，你的方法是 　 　。 【答案】（1）小钢球下滑的方向不容易改变，实验操作更方便；（2）三个光控灯同时亮；（3）保持钢球体积不变，让钢球的中间是空心，可以改变钢球的质量。 【解答】解：（1）课本方案中，小钢球撞击木块的过程，小钢球有可能下滑的方向发生变化，撞击木块后，木块有可能没有沿水平方向移动，影响实验，更换为滑轨后，钢球的移动方向固定，实验操作简单，撞击圆柱体块后，实验现象更明显； （2）使三个不同质量的小钢球分别从三个相同倾斜轨道的同一高度由静止同时滚下，若出现三个光控灯同时亮的现象，则说明三个钢球是同时到达斜面底端的，即速度是相同； （3）若想保持钢球体积不变，只改变钢球的质量，可以利用空心的办法，保持体积不变，改变物体的质量。 故答案为：（1）小钢球下滑的方向不容易改变，实验操作更方便；（2）三个光控灯同时亮；（3）保持钢球体积不变，让钢球的中间是空心，可以改变钢球的质量。 考点三 势能 9．如图所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相同的苹果，则三个苹果中哪个苹果的重力势能最小（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．无法判断 【答案】A 【解答】甲、乙、丙三个苹果的质量相等，从图上可以看出丙所处的位置高度最高，所以丙的重力势能最大，甲的位置最低，重力势能最小。 故选：A。 10．如图所示，某人用大小相同的力作用在同样的弹簧上，观察比较图a、图b可知，此时弹簧a、b的弹性势能是哪个大？（　　） A．a大 B．b大 C．一样大 D．无法确认 【答案】C 【解答】解：如图所示，某人用大小相同的力作用弹簧上，观察比较图a、b,可知人手作用在弹簧上，可以使弹簧发生弹性形变；同时由于两个力的大小相同，虽然反向不同，但它们形变的程度是相同的，所以所具有的弹性势能相同，故C正确。 故选：C。 11．（2024•宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。 【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？ 【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。 假设二：物体的重力势能与下落高度有关。 【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。 【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。 【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见： 　 　。 序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm 1 10 10 8.5 2 10 20 9.2 3 10 30 10.4 4 20 20 11.8 5 30 20 12.6 【答案】【实验设计】杯子运动的距离大小； 【得出结论】2、4、5； 【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。 【解答】解：【实验设计】将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，据此可知我们可以根据杯子运动的距离大小来测定物体的势能大小； 【得出结论】通过比较实验序号为2、4、5的三组数据可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大； 【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，为了减少实验误差，本次实验中我们应选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。 故答案为： 【实验设计】杯子运动的距离大小； 【得出结论】2、4、5； 【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。 12．（2024•杭州一模）小明用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能。弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。 猜想：相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的程度有关。 为了验证猜想，小明利用图乙所示的实验装置进行实验。不计小球滚动和碰撞的能量损失。步骤如下： ①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置； ②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离s。 （1）步骤①在操作时需要控制 　 　等无关变量相同。（写出2个） （2）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。 （3）小明在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验不足提出一项合理化的改进建议：　 　。 【答案】（1）小球、木块；（2）当弹簧被压缩的越多，木块滑行的距离 也就越长；（3）在水平面上放足够长的毛巾。 【解答】解：（1）为了验证猜想①，在操作时要控制小球、木块、水平面等与弹簧弹性势能无关的因素相同； （2）当弹簧被压缩的越多，如果小球撞击木块滑行的距离越长，说明小球对木块做的功就越多，小球撞击木块时的动能就越大，弹簧的弹性势能就越大，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大； （3）可以增加水平桌面的粗糙程，如在水平面上放足够长的毛巾，增大木块受到的摩擦力，缩短木块运动路程。 故答案为：（1）小球、木块；（2）当弹簧被压缩的越多，木块滑行的距离也就越长；（3）在水平面上放足够长的毛巾。 考点四 动能与势能的相互转化 13．（2024•西湖区模拟）北京冬奥会上中国小将苏翊鸣夺得男子单板滑雪大跳台金牌，下列关于该运动的说法正确的是（　　） A．比赛时，运动员从超过40米的助滑区出发是为了获得较大的初速度 B．在运动中，运动员脚上穿着面积较大的单板，有利于减小落地时的冲击力 C．运动员运动到最高点时，动能为零 D．运动员下落过程中，重力势能全部转化为动能 【答案】A 【解答】解：A、助滑区运动员做加速运动，比赛时，运动员从超过40米的助滑区出发是为了获得较大的初速度，利用惯性使自己跳得更远，故A正确； B、面积较大的单板，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，不能减小落地时的冲击力，故B错误； C、最高点时运动员在水平方向上仍有一定速度，所以动能不为零，故C错误； D、运动员下落过程中，一部分重力势能转化为动能，还有一部分重力势能转化为内能。故D错误。 故选：A。 14．（2024•宁波一模）撑杆跳高是一项运动员经过持杆助跑，借助撑杆的支撑腾空越过横杆的运动，起源于古代人类使用木根、长矛等撑越障碍，如图所示，当运动员支起撑杆落地到运动员最高点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员的动能不变 B．撑杆的弹性势能先增大后减小 C．撑杆的弹性势能全部转化为运动员的动能 D．运动员的机械能不变 【答案】B 【解答】解：A、运动员支起撑杆落地到运动员最高点的过程中，其速度大小不断变化，所以运动员的动能改变，故A错误。 B、运动员支起撑杆落地到运动员最高点的过程中，撑杆的形变程度先变大后变小，所以撑杆的弹性势能先增大后减小，故B正确。 C、运动员支起撑杆落地到运动员最高点的过程中，撑杆的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，故C错误。 D、运动员支起撑杆落地到运动员最高点的过程中，运动员需要克服摩擦力做功，有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，故D错误。 故选：B。 15．（2024•鹿城区模拟）如图是摆球从A点静止释放，经过B、O、C三点，到达最高点D的示意图，其中B、C两点等高。下列说法正确的是（　　） A．摆球在O点时动能等于零 B．摆球在A、D两点的重力势能相等 C．摆球从A点到O点的过程中机械能减少 D．摆球在B、C两点的动能相等 【答案】C 【解答】解：A、摆球在O点时速度不为零，所以动能不等于零，故A错误。 B、摆球在A、D两点的高度不同，所以重力势能不相等，故B错误。 C、球由A点到O点过程中，由于克服空气阻力做功，消耗了一部分机械能，所以摆球从A点到O点的过程中机械能减少，故C正确。 D、球由B点运动到C点过程中，由于克服空气阻力做功，消耗了一部分机械能，所以B点的机械能大于C点的机械能，BC的高度相同、重力势能相同，所以B点的动能大于C点的动能，故D错误。 故选：C。 16．（2024•宁波模拟）中国选手李玲在杭州亚运会夺得了撑竿跳冠军。撑竿跳高时，李玲经历了加速助跑、撑竿起跳、越过横杆三个阶段。若不考虑整个过程中的摩擦力与空气阻力导致的能量损失，李玲从助跑到落地，下列有关能量变化的关系图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：运动员先加速助跑，速度变大，质量不变，动能先变大；质量不变，高度不变，重力势能不变；起跳后，他的身体不断上升，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，杆发生了弹性形变，人的机械能转化为杆的弹性势能，使得人的机械能减小，然后杆的弹性势能转化为人的机械能，人的机械能增大；到达最高点时，重力势能最大，动能最小（但不为0）；下落过程中，质量不变，速度变大，高度变小，动能变大，重力势能变小；不考虑空气阻力、人和撑杆之间的摩擦产生的能量损耗，从开始助跑到落地前，机械能先增大后不变；根据四个选项可知，C正确。 故选：C。 17．（2024•瓯海区校级模拟）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　） A．t1～t2时刻小球所受合力方向一直竖直向下 B．在t1～t2间的某个时刻小球动能最大 C．在t3时刻，弹簧的弹性势能最大 D．t1～t2这段时间内，小球速度一直变大 【答案】B 【解答】解：ABD、由题意和图示可知，t1时刻小球刚接触弹簧，此时弹力为0；小球继续向下运动，弹力逐渐变大，但开始一段时间内弹力小于重力（合力方向向下），所以小球先做加速运动，动能变大；当弹力等于重力，此时的速度最大，动能最大；继续向下运动，弹力大于重力（合力方向向上），则小球做减速运动；在t2时刻弹力最大，弹簧的形变程度最大（小球在最低点），此时小球的速度为0，所以小球动能最大处在t1时刻到t2时刻之间，故AD错误，B正确； C、弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；t2时刻弹簧的形变程度最大，弹性势能最大，故C错误。 故选：B。 18．（2024•上城区二模）学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。 【分析原理】 （1）支架上最高处的定滑轮作用为 　 　。 （2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因是 　 　。 【装置调试】 ①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。 ②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。 【项目改进】 （3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有　 　。（写出两种） 【答案】（1）改变力的方向：（2）钢球的重力势能转化为小车的动能；（3）增加钢球重力；增加支架高度。 【解答】解：（1）由定滑轮的特点可知，在该装置中，定滑轮的作用为改变力的方向； （2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶是因为钢球的重力势能转化为小车的动能； （3）让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有①增加钢球重力；②增加支架高度。 故答案为：（1）改变力的方向：（2）钢球的重力势能转化为小车的动能；（3）增加钢球重力；增加支架高度。 考点五 机械能守恒 19．（2024•宁波模拟）篮球运球是宁波市体育中考项目之一，其中投篮时可采用打击篮板进篮的方法，如图所示。忽略空气阻力，下列关于打板进篮的说法正确的是（　　） A．篮球抛出后向上运动，打板的一瞬间，篮球的动能最大 B．篮球打板进篮筐的过程中，篮球的能量没有损失 C．篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变 D．篮球在地面上越弹越低，最终静止，说明能量消失，不符合能量守恒定律 【答案】C 【解答】解：A、篮球抛出后向上运动的过程中，动能转化为重力势能，因此到达最高点时，篮球的速度最小，动能最小，故A错误； B、篮球打板进篮筐的过程中，篮球对篮板做了功，其部分机械能转化为内能，所以有能量损失，故B错误； C、不计空气阻力时，篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变，故C正确； D、篮球在地面上越弹越低，最终静止，是篮球对外做功，机械能逐渐转化为内能，但整个过程中，仍符合能量守恒定律，故D错误。 故选：C。 20．（2024•滨江区二模）跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是（　　） A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力 B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大 C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能 D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒 【答案】D 【解答】解：A、运动员的滑雪板长而宽，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对雪地的压强，故A错误； B、从A到B的过程中，运动员加速下滑，动能变大，惯性与质量有关，与速度无关，因而大小不变，故B错误； C．从B点到C点的过程中，高度升高，重力势能变大，而速度减小，故动能转化为重力势能，故C错误； D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，机械能转化且不受阻力，运动员和滑雪板的总机械能守恒，故D正确。 故选：D。 21．（2024•杭州模拟）如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（　　） A．水的机械能不变 B．水的机械能变小 C．水的重力势能增大，动能减小 D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能 【答案】B 【解答】解：ABC、上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，水的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，由于水会克服阻力做功，使得一部分机械能转化为内能，所以水的机械能减小，故AC错误、B正确； D、水轮机带动发电机发电时，水的机械能转化为电能，故D正确。 故选：B。 22．（2024•富阳区一模）如图是高铁车站，车站的路轨建得高些，当车辆以确定的速度到达坡下A点时关闭发动机，在车上坡进站时通过刹车把握车速使其在B点正好停下。则该车从A到B的过程中（　　） A．动能增加 B．动能减小 C．机械能守恒 D．重力势能减小 【答案】B 【解答】解：ABD、高铁的质量不变，到达坡下A点时关闭发动机，此时有一定的速度，从A到B的过程中速度逐渐减小，则动能逐渐减小；高度增大，重力势能增大，故AD错误，B正确； C、高铁从A到B的过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以高铁从A到B的过程中机械能不守恒，故C错误。 故选：B。 一、选择题 1．（2023秋•江干区校级期中）下列物体所具有能量的形式表述正确的是（　　） A．被大风摇动的树干不具有能量 B．米饭中储存着化学能 C．被拉伸的弹簧具有能量而被压缩的弹簧不具有能量 D．水库中的水不具有能量，而只有当它从水库中流下时才具有能量 【答案】B 【解答】解：A、被大风摇动的树干具有动能，故A错误； B、米饭中储存着化学能，故B正确； C、被压缩的弹簧具有弹性势能，故C错误； D、水库中的水由于位置较高具有重力势能，故D错误。 故选：B。 2．生产和生活需要消耗大量能量。请判断下列活动中，利用化学反应获得能量的是（　　） A．发射航天器 B．水车转动 C．太阳能供热 D．风力发电 【答案】A 【解析】A、发射航天飞机过程中燃料燃烧有新物质生成，属于化学变化，故A符合题意。 B、水车汲水灌溉过程中没有新物质生成，属于物理变化，故B不符合题意。 C、水力发电过程中没有新物质生成，属于物理变化，故C不符合题意。 D、风力发电过程中没有新物质生成，属于物理变化，故D不符合题意。 3．下列有关能量存在形式说法错误的是（　　） A．运动的物体具有动能 B．被压缩的弹簧具有势能 C．食物中存在化学能 D．蓄电池中存在电能 【答案】D 【解析】A、运动的物体具有速度，故具有动能，故A正确； B、被压缩的弹簧发生了弹性形变，具有弹性势能，故B正确； C、食物中存在化学能，化学能能转化为其他形式的能，故C正确； D、蓄电池在充电时是电能转化为化学能，故蓄电池存在化学能，故D错误 4．小丽从学校回家过程中如图示是她的s﹣t图象，则小丽动能最大的时间段是（　　） A．在t1﹣t2时间内 B．在t2﹣t3时间内 C．在0﹣t1时间内 D．无法确定 【答案】C 【解析】当运动物体确定了，就是物体的质量是确定的，影响动能的因素就只有速度了。 由图象可知，在t1﹣t2时间内，小丽是静止的，所以此段小丽的动能为0； 由图象可知，在0﹣t1时间内 和在t2﹣t3时间内，小丽都在做匀速运动，且在0﹣t1时间内比在t2﹣t3时间内的速度大，所以小丽在0﹣t1时间内的动能最大；故C正确，ABD错误。 5．（2024•嘉兴二模）小科与小嘉到水上乐园玩水滑梯。小科选择较陡的a滑梯，小嘉选择较平坦的b滑梯，两滑梯高度相等（如图）。小科的质量比小嘉大，当他们从滑梯的顶部由静止滑至底部的过程中，若不计阻力，下列有关说法正确的是（　　） A．在顶部时，小科的势能要小 B．下滑途中，小嘉的动能不变 C．到底部时，小嘉的动能要大 D．到底部时，小科的机械能要大 【答案】D 【解答】解：A、两滑梯高度相等，小科的质量比小嘉大，在顶部时，小科的重力势能大，故A错误； BCD、下滑过程，重力势能转化为动能，因而动能变大，由于小科的重力势能大，且斜坡较陡，克服摩擦力做功越小，到达地面时小科的动能较大，重力势能都变为0，则小科的机械能大，故BC错误，D正确。 故选：D。 6．（2024•鄞州区模拟）3月24日，我国选手全红婵在世界杯（柏林站）女子单人十米跳台跳水决赛中夺冠。如图所示是她跳水的分解动作示意图，不考虑空气阻力，下列分析不合理的是（　　） A．起跳时，她借助跳台的反作用力向上运动 B．上升到B点时，她的机械能最大 C．在下落的过程中，她的重力势能逐渐减小 D．从最高点下落过程中，她的惯性始终不变 【答案】B 【解答】解：A．起跳时，她用力蹬跳板，根据力的作用是相互的，借助跳台的反作用力向上运动，故A正确； B．整个过程不计空气阻力，机械能守恒，上升到B点时，她的机械能不变，故B错误； C．重力势能与高度和质量有关，在下落的过程中，高度减小，质量不变，她的重力势能逐渐减小，故C正确； D．从最高点下落过程中，她的质量大小不变，故惯性始终不变，故D正确。 故选：B。 7．（2024•龙湾区二模）体育考试时，小龙用相同的速度在相同高度将篮球沿不同轨迹从A点投向B点，如轨迹1和轨迹2所示。若空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球重力势能的变化量：轨迹1＞轨迹2 B．篮球重力势能的变化量：轨迹1＜轨迹2 C．篮球动能的变化量：轨迹1＞轨迹2 D．篮球动能的变化量：轨迹1＜轨迹2 【答案】C 【解答】解：AB、重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故AB错误； CD、由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，若篮球在B点的增大的重力势能相等，动能减小的量等于增大的重力势能加上克服摩擦力作用，因而篮球动能的变化量：轨迹1＞轨迹2，故C正确，D错误。 故选：C。 8．（2024•椒江区一模）如图1所示，在投掷铅球时，铅球在空中的运动轨迹如图2所示。若不计空气阻力，铅球从离手到落地前的过程中，下列表示其动能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　） A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【答案】B 【解答】解：（1）小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，但是水平方向还有速度，故铅球速度部位0，即动能不为0；下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大；所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大。故图①正确，图②错误。 （2）由于此时不计空气阻力，所以铅球从离手到落地前的过程中机械能是守恒的，故机械能不变，故图③错误，④正确。 故选：B。 9．（2024•临安区一模）一颗番茄由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时增加的动能（　　） A．小于番茄减少的重力势能 B．大于番茄减少的重力势能 C．等于番茄减少的重力势能 D．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 【答案】A 【解答】解：番茄从开始下落至刚好浸没时，此时番茄仍有较大速度，末状态与初状态相比，番茄的速度增大，其动能增大；番茄的高度减小，重力势能减小；同时溅起许多水珠，则这些水珠的动能和重力势能都增大（即所有溅起的水珠的机械能增大）； 不计一切机械能损耗，根据机械能守恒定律可知，此过程中番茄减少的势能＝番茄增加的动能+所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和，所以番茄增加的动能小于番茄减少的重力势能，不一定等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和； 综上分析可知，A正确，BCD错误。 故选：A。 10．（2024•温州二模）跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　） A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④ 【答案】B 【解答】解：①②运动员上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，当上升到最高点时，速度最小，但不为零，动能不为零，故图①错误，图②正确； ③小球上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，下落的过程中，高度越来越小，最后落地，重力势能越来越小，直到为零。所以重力势能是先增大，上升到最高点重力势能最大，后又减小，最后为零。故图③正确； ④由于此时不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故机械能不变，图④正确。 故选B。 11．（2024•上城区一模）国家跳台滑雪中心主体建筑形似中国古代摆件“如意”，故被称作“雪如意”。“雪如意”其中一条主赛道的落差为115米，长度为106米。关于运动员在单板滑雪项目比赛时分析正确的是（　　） A．从坡顶滑至底端，运动员重力势能只转化为动能 B．从坡顶滑至底端，运动员速度大小保持不变 C．下滑过程中，运动员受到的支持力和重力是一对平衡力 D．滑至底端，运动员继续向前运动是因为运动员具有惯性 【答案】D 【解答】解：A.从坡顶滑至底端，运动员重力势能转化为动能和内能，故A错误； B.从坡顶滑至底端，运动员速度大小逐渐增大，故B错误； C.下滑过程中，运动员受到的支持力和重力方向不相反，不是一对平衡力，故C错误； D.滑至底端，运动员继续向前运动是因为运动员具有惯性，故D正确。 故选：D。 12．（2024•滨江区校级模拟）杭州第19届亚运会帆船比赛在宁波象山亚帆中心举行，运动员借助风力，不时地调节舷杆，让帆船快速前行。下列说法正确的是（　　） A．帆船在整个运动过程中势能保持不变 B．帆船在加速前进过程中动能保持不变 C．帆船在前进过程中机械能保持不变 D．运动员压低帆杆时重心降低，重力势能变小 【答案】D 【解答】解：A、帆船在整个运动过程中，质量不变，重心的高度发生改变，重力势能大小发生改变，故A错误； B、帆船在加速前进过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故B错误； C、帆船在前进过程中，动能和重力势能都会发生改变，机械能会改变，故C错误； D、运动员压低帆杆时重心降低，质量不变，重力势能变小，故D正确。 故选：D。 13．（2024•镇海区一模）乒乓球运动一直是中国的优势项目，如图是乒乓球落到球台上后又弹起的示意图，分析可知，乒乓球（　　） A．在B点时受力平衡 B．在A点动能一定小于D点动能 C．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化 D．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将保持不变 【答案】D 【解答】解：A、在B点时，乒乓球受到竖直向下的重力、空气的阻力的共同作用，小球有斜向下运动的趋势，所以受力不平衡，故A错误； B、图中乒乓球的高度越来越小，说明有机械能的损失，则D点的机械能一定小于A点的机械能；机械能等于动能与势能之和；D点比A点低，所以D点的重力势能小于A点的重力势能，则其动能不一定小于A点的动能相等，故B错误； C、在运动过程中，乒乓球克服空气阻力做功，机械能转化为内能，机械能变小；乒乓球运动过程中，向下运动时，重力势能转化为动能，向上运动时，动能转化为重力势能，存在动能和势能的相互转化，还存在机械能与内能的转化，故C错误； D、在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不再改变，而是保持力消失一瞬间的速度，做匀速直线运动，故D正确。 故选：D。 14．（2024•江北区一模）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．到达B点时，弹性绳处于原长位置 B．最低点A和最高点C弹性绳的弹性势能一样大 C．人上升和下降时最大速度相同，所处位置也相同 D．人从A点到B点的过程中，人的重力势能和动能都增加 【答案】D 【解答】解：A、人在B点时速度最快，此时弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，则不是绳的原长位置，故A错误； B、扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，最高点C弹性绳没有形变，没有弹性势能，故B错误； C、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故C错误； D、从A到B的过程中，人的质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大，所以机械能增大，故D正确。 故选：D。 15．（2024•钱塘区一模）如图所示为冬奥会火灾的一些运动项目，对这些项目中的情景，分析不正确的是（　　） A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能减小 B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态改变 C．冰球在水平冰面滑动过程中，不受任何力的作用 D．运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性 【答案】C 【解答】解：A、跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变、高度减小，其重力势能减小，故A正确； B、短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向发生改变，所以其运动状态发生改变，故B正确； C、冰球在水平冰面滑动过程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，故C错误； D、冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性要保持原来的运动状态，故D正确。 故选：C。 16．（2024•杭州模拟）如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图象可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：橡皮筋长为L，小球从初始状态下降至L过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大； 小球从L继续下降至2L过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零；对照选项中的图象可知，只有B选项符合题意。 故选：B。 二、实验题 17．（2024•滨江区一模）小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放，依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能，实验数据如表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 ▲ 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 ①小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图Ek﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 　 　正比例关系（选填“成”或“不成”）。 ②根据表中数据，将表中E点的重力势能数据补充完整 　 　。 ③小江研究表中数据得出如下结论：物体下落时，重力势能减小，动能增大，动能和重力势能之和保持不变。小科同学觉得此结论与某些运动情景不符。请描述一个运动情景，说明小江的结论并不适用所有情境 　 　。 ④小金利用如图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：　 　（选填“t1”或“t2”）。 【答案】①不成；②7.9J；③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小；④t1＞t2。 【解答】解：①由图Ek﹣v图像可知，物体的动能与其速度图线不是一条过原点的斜线，故物体的动能与其速度不成正比例关系； ②由表中数据可知，重力势能与动能之和不变为20.6J，故E点的重力势能为20.6J﹣12.7J＝7.9J； ③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，小球下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小； ④在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，速度等于初速度； 在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，速度等于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形润道运动物体的速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间t2。 故答案为：①不成；②7.9J；③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小；④t1＞t2。 18．（2022秋•乐清市校级期中）学习了能量转化知识之后，小明为探究质量对能量转化的影响做了如下实验，将光滑水平面与光滑斜面连接。弹簧一端固定在木板上，小车将弹簧压缩至A位置后被释放，小车沿水平面运动并滑上斜面至B位置（不计空气阻力），如图所示，回答下列问题： （1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能转化为小车的 　 　。 （2）小车从水平面开始滑至斜面的过程中，其机械能总量如何变化？　 　。 （3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，小车能否滑至斜面B位置，说明理由 　 　。 【答案】（1）机械能；（2）不变；（3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，弹簧的弹性势能相同，最后小车滑上斜面最高点时，弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量大的小车到达的高度会低一点。 【解答】解：（1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能减少，小车的机械能增大，所以将弹簧的弹性势能转化为小车的机械能。 （2）小车从水平面开始滑至斜面的过程中，由于不计空气阻力，水平面和斜面均光滑，小车不受空气阻力和摩擦力，机械能守恒，所以其机械能总量不变。 （3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，弹簧的弹性势能相同，最后小车滑上斜面最高点时，由于不计空气阻力，水平面和斜面均光滑，机械能守恒，弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量大的小车到达的高度会低一点，所以小车不能滑至斜面B位置。 故答案为：（1）机械能；（2）不变；（3）换用质量更大的小车，同样压缩弹簧至A位置后被释放，弹簧的弹性势能相同，最后小车滑上斜面最高点时，弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能，而重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量大的小车到达的高度会低一点。 19．小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 次数 橡皮条 橡皮条宽/cm 橡皮条长/cm 弹射的水平距离/m 1 a 0.50 20.00 10.10 2 b 0.50 30.00 8.20 3 c 1.00 20.00 14.00 请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较____________来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的____有关； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________ A、窄而长的 B、宽而长的 C、窄而短的 D、宽而短的 【答案】（1）弹珠被弹射的水平距离；（2）长度；（3）宽度；（4）D 【解析】（1）弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，射出的越远，弹弓的弹性势能越大。 （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮长度相同，条宽不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关； （4）由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的，故选D。 20．某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表明高H静止下落，C球从距沙表面高2H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地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．实验测得A、B两球陷入沙深度分 别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 （1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过__________________来反映的。 （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结：当下落高度一定时______。 （3）比较______两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：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）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径______（选填：“有关”或“无关”）。 （5）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为______能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为______能。 【答案】（1）球陷入沙面的深度；（2）质量越大，物体重力势能越大（3）A、C；（4）无关（5）动；内 【解析】（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映； （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球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大； （3）C球陷入沙深度更大，比较知，C球下落的高度最大，要研究重力势能与高度的关系，需要保持球的质量一定，所以选择的是A、C两球； （4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 （5）球在下落过程中，高度减小，速度增大，所以将重力势能转化为动能；当球陷入沙中，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$