九年级暑假班衔接班第07讲 动能 势能 机械能2024-2025学年苏科版物理八升九全程通关

第十二章机械能和内能 第07讲 动能 势能 机械能 [学习目标] 1. 知道动能、重力势能、弹性势能及机械能的概念； 2. 了解影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素； 3. 掌握探究影响动能、重力势能大小的实验过程； 4. 了解机械能的转化。 一、能量 1.一个物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有能量。 2.单位：焦耳，简称焦，符号为J 3.物理意义：反映了物体做功本领的大小，能量可以用能够做多少功来衡量，一个物体具有的能量的越大，说明它能够对外做的功越多。 4.做功的实质：物体做功的过程就是能量的转化过程，物体做的功越多，说明某种形式的能转化为别的形式的能就越多。 二、动能 1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。如图所示，物体都具有动能。 行驶的汽车 飞翔的小鸟 空中的客机 自由下落的小球 2.影响动能的因素：物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。 三、势能 1. 重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 1. 重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。 1. 重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。 1. 弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。如图所示，撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。 弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。 撑杆跳高 拉开的弓箭 四、机械能及其转化 1. 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 1. 动能与势能的相互转化 1. 在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。 1. 在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 1. 机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。 1. 水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。 考点一：探究动能的影响因素 1.由于运动而具有的能叫做动能。物体的动能越大，它对其他物体所做的功就越多。 2.实验：探究动能的大小与什么因素有关 【实验器材】斜面、木块、质量不同的金属球 【实验设计】 ①如图所示，在桌面上架起一个斜面，在斜面末端放上木块，让铁球从斜面上自由滑下。 ②让同一铁球先后从斜面上的不同高度自由滚下，分别记下木块两次被推动的距离。 ③让质量不同的两个铁球和铜球先后从斜面的同一高度自由滚下，推动桌面上的木块，分别记下铁球推动木块移动的距离。 【实验方法】 ①控制变量法 a.控制速度不变：使铁球从同一高度滚下。 b.控制质量不变：选择同一小球 ②转换法 将动能大小转换为木块被推动的距离。 【实验分析】实验②说明：物体动能与速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。 实验③说明：物体动能与质量有关。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 【实验结论】物体动能与质量和速度有关，运动的速度越大，质量越大，动能也越大。 考点二：探究动能的影响因素 1.物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。被举高的物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有重力势能。 2.实验：探究重力势能的大小与什么因素有关 【实验器材】铁钉、质量不同的金属块、沙坑 【实验设计】 （1）将铁钉轻轻插入沙子中 （2）如图①③，用同一个金属块从不同高度下落,观察铁钉被打入沙子中的深度(做三次) （3）如图①②，换质量较大的金属块从同一高度下落,观察铁钉被打入沙子中的深度(做三次) 【实验方法】 ①控制变量法 a.控制高度不变：使金属块从同一高度下落。 b.控制质量不变：选择同一金属块 ②转换法 将重力势能大小转换为铁钉被金属块打入沙子中的深度。 【实验分析】实验2说明：物体重力势能与高度有关。质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大。 实验3说明：物体重力势能与质量有关。高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。 【实验结论】物体重力势能与质量和高度有关，高度越高，质量越大，重力势能越大。 考点三：探究弹性势能的影响因素 1.物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。发生弹性形变的物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有弹性势能。 2.实验：探究弹性势能的大小与什么因素有关 【实验器材】铁球、长短、材料相同粗细不同的弹簧、轻木块、粗糙的平面、竖直墙面 【实验设计】 ①将弹簧固定到竖直墙面，轻木块放到平面的某一固定位置。 ②如图甲、乙，用同一铁球将同一弹簧压缩到不同程度释放，观察轻木块被撞出的距离 ③如图乙、丙，用同一铁球将两个不同材料的弹簧压缩到同一程度释放,观察轻木块被撞出的距离 【实验方法】 ①控制变量法 a.控制弹簧压缩的程度相同 b.控制弹簧的长短、粗细相同 ②转换法 将弹性势能大小转换为轻木块被推出的距离。 【实验分析】实验②说明：弹簧的弹性势能与弹簧的弹性形变程度有关。弹性形变程度越大，弹性势能越大。 实验③说明：弹簧的弹性势能与弹簧的材料有关 【实验结论】弹性势能随弹性形变程度增大而增大，弹性势能还与弹性体材料有关。 考点四：机械能 1.动能和势能统称机械能。 2.一个物体可以同时具有动能和势能，且动能和势能能够相互转化。 （1）动能和重力势能的转化 质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能； 质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 如滚摆、单摆 （2）动能和弹性势能的转化 如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能； 如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。 如回力小汽车 （3）机械能守恒：当物体中受到的力中，只有重力或弹簧弹力做功时，机械能保持不变（只是动能和势能之间相互转化）。当有其他动力对物体做功时，机械能增加。当有其他阻力对物体做功时，机械能减少。 典型一：动能、势能和机械能的概念 【例1】下列关于重力势能、弹性势能说法不正确的是（　　） A. 桌面上静止的课本具有重力势能 B. 雪后被压弯的树枝具有弹性势能 C. 空中飞行的篮球具有弹性势能 D. 地面上滚动的足球具有动能 【答案】C 【分析】运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有的能量是弹性势能。 【解答】解：A、桌面上静止的课本有一定的高度，具有重力势能，故A正确； B、雪后被压弯的树枝发生了弹性形变，具有弹性势能，故B正确； C、空中飞行的篮球没有发生弹性形变，不具备弹性势能，故C错误； D、地面上滚动的足球有一定的速度，具有动能，故D正确。 故选：C。 【例2】如图是小明用拉力器锻炼身体，关于臂力器说法不正确的是（　　） A. 使臂力器伸长的力施力物体是小明的手 B. 该过程能说明力可以使物体发生形变 C. 被拉伸的臂力器具有弹性势能 D. 小明和小华都能将该臂力器拉直，他们施加的力一定一样大 【答案】D 【解答】解：A、使臂力器伸长的力施力物体是小明的手，故A正确； BC、被拉伸的拉力器的弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，故BC正确； D、都把手臂撑直，手臂越长的人，弹簧的伸长量越大，人所用的拉力越大，小明和小华没有说明手臂情况，故无法比较，故D错误。 故选：D。 【变式1】下列物体中不具有弹性势能的是（ ） A. 弹簧 B. 压弯的树枝 C. 拨动的琴弦 D. 形变的蹦床 【答案】A 【详解】 A. 弹簧没有发生弹性形变时，所以不具有弹性势能，故A符合题意； B. 压弯的树枝发生了弹性形变，所以具有弹性势能，故B不符合题意； C. 拨动的琴弦发生弹性形变，有弹性势能，故C不符合题意； D. 形变的蹦床发生了弹性形变，所以具有弹性势能，故D不符合题意。 故选A。 【变式2】下列说法正确的是（　　） A. 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大 B. 运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越大 C. 物体的质量越大，位置越低，它具有的重力势能就越大 D. 物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越大 【答案】A 【解析】 A. 动能的大小与物体质量和速度有关，质量越大，速度越大，则动能越大。质量相同时，物体的速度越大，动能越大，故A正确； B. 运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越小，故B错误； C. 重力势能的大小与物体质量和高度有关，质量越大，被举得越高，重力势能越大。物体质量越大，位置越低，它的重力势能大小无法确定，故C错误； D. 物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越小，故D错误。 故选A。 典型二：动能和势能的大小变化 【例1】在广州亚运会上，自行车运动员在比赛时，都要用力蹬脚踏板，这样做是为了（　　） A. 增大动能 B. 减小阻力 C. 增大惯性 D. 增大势能 【答案】A 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【解答】解：用力蹬脚踏板，是为了获得更大的动能，而增大车速，获取好成绩。 故选：A。 【例2】2022年9月5日12时52分，四川甘孜泸定县发生6.8级地震，震源深度16千米，造成重大人员伤亡。地震发生后，中共中央要求把抢救生命作为首要任务，全力救援受灾群众，最大限度减少人员伤亡。一架飞机在灾区上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面空投救灾物资。投下物资后，飞机的动能和重力势能发生的变化是（　　） A. 动能不变，重力势能变小 B. 动能变小，重力势能不变 C. 动能和重力势能都不变 D. 动能和重力势能都变小 【答案】D 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【解答】解：飞机空投救灾物资时，速度不变，质量减小，动能减小；飞机的高度不变，质量减小，重力势能减小。 故选：D。 【变式1】11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的运载火箭成功发射。如图所示，火箭在加速升空过程中，神舟十五号飞船的（　　） A. 动能不变，势能变大 B. 动能变小，势能变小 C. 动能变大，势能变大 D. 动能变小，势能变大 【答案】C 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【解答】解：火箭在加速升空过程中，神舟十五号飞船的质量不变，速度增大，动能变大；质量不变，高度增大，重力势能变大。 故选：C。 【变式2】无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的某品牌无人机，在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 【分析】（1）动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。 （2）重力势能大小跟质量、高度有关。高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。 【解答】解：无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变，故A正确。 故选：A。 典型三：动能和势能的转化与守恒 【例1】如图是“天宫课堂”第二课，在微重力状态下，王亚平将“冰墩墩”扔出后，“冰墩墩”在空中做匀速直线运动。下列关于这个在空中的“冰墩墩”分析正确的是（　　） A. 动能转化为重力势能 B. 动能不变 C. 重力势能转化为动能 D. 动能增加 【答案】B 【解析】 “冰墩墩”在空中做匀速直线运动，质量和速度都不变，所以动能不变，不存在重力势能与动能之间的相互转化，故ACD错误，B正确。 故选B。 【例2】为了提高全校师生的身体素质，学校买回了乒乓球发球机，如图甲所示。如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，如图乙。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A. a球上升过程中，动能增大，重力势能减小 B. b球到达最高点时，重力势能最大，动能为0 C. a、b两球在最高点时机械能相等 D. a、b、c球到达乒乓球案的速度大小关系vb＞vc＞va 【答案】C 【分析】（1）动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，动能和势能统称机械能； （2）由于不计空气阻力，整个过程中小球的机械能守恒。 【解答】解：A、a球上升过程中，质量不变，速度变小，动能减小，高度增加，重力势能增大，故A错误； B、b球到达最高点时，高度最大，重力势能最大，但b球在水平方向上的速度不为零，因此动能不为零，故B错误； CD、三个乒乓球开始时的速度和高度相同，因此三个乒乓球的动能和重力势能相等，机械能相等，由于不计空气阻力，整个过程中小球的机械能守恒，因此a、b两球在最高点时机械能相等，故C正确； 三个乒乓球到达乒乓球案时的高度相等，因此重力势能相等，由于三个乒乓球的机械能相等，因此三个乒乓球的动能相等，所以三个乒乓球的速度也相等，故D错误。 故选：C。 【变式1】如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是( )。 A. B. C. D. 【答案】B。 【解析】A. 物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，路程与时间成正比，图像应为正比例函数，故A错误； B. 物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，速度不变，动能不变，故B正确； C. 物块在斜面的位置逐渐升高，重力势能随时间的增加而增大，故C错误； D. 运动过程中，物块动能不变，重力势能增加，则机械能增加，故D错误。故选B。 【变式2】2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（ ） A. 重力势能增大，动能减小 B. 重力势能减小，动能增大 C. 重力势能减小，动能减小 D. 重力势能增大，动能增大 【答案】B 【详解】 苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式3】如图所示，在光滑水平面上有一左端固定的轻质弹簧，它的右端连接一金属小球。A点是压缩弹簧后小球静止的位置，O点是弹簧原长时小球的位置，B点是小球到达最右端的位置。当小球在A、B两点之间来回运动时，下列说法不正确的是（　　） A. 小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大 B. 小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向左、速度不断减小 C. 小球运动到B点时的速度为零，此时小球将处于平衡状态 D. 小球在O点时运动速度最大 【答案】C 【详解】 A. 小球从A运动到O的过程中弹簧被压缩，所以弹力的方向向右，此过程中弹性势能转化为小球动能，小球质量不变，所以速度增大，故A正确； B. 小球从O运动到B的过程中被拉长所以所受弹力方向向左、速度不断减小，故B正确； C. 小球运动到B点时的瞬时速度为零，但小球在B点不会保持静止，还会反向加速运动，故在该点小球不处于平衡状态，故C错误； D. A运动到O的过程中弹性势能转化为动能，从O运动到B的过程中小球的动能又转化为弹性势能，小球质量不变，故O点的速度最大，故D正确。 故选C。 典型四：探究影响动能、势能大小的因素 【例1】如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。 (1)实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与______的关系； (2)本实验是通过比较木块被撞击后____________来比较钢球动能大小； (3)小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会________________________。 【答案】速度；移动距离；做匀速直线运动。 【解析】(1)[1]实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，保证钢球的质量相等，钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，改变的是钢球到达水平面的速度，故这一操作步骤为了探究钢球动能的大小与速度的关系。 (2)[2]本实验利用转换的方法，通过比较木块被撞击后移动距离来比较钢球动能大小，木块被撞击后移动距离越远，表明钢球具有的动能越大。 (3)[3]根据牛顿第一定律，物体不受力时，将保持原来的运动状态不变，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会做匀速直线运动 【例2】如图所示，小雨利用透明的箱子、沙子、小桌、重物进行实验探究。 （1）小雨做甲、乙两次实验，让重物由静止下落，他探究的是重力势能的大小与 　 　是否有关。 （2）小雨想做一个实验，将实验结果与甲图对比，就能探究重力势能与物体质量是否有关，他的具体做法是 。 （3）小雨做丙、丁两次实验，探究压力的作用效果与压力大小是否有关，指出他实验中存在的问题 　。 【答案】（1）高度；（2）让质量不同的重物从相同的高度由静止下落；（3）没有控制受力面积相同 【解答】解：（1）小雨做甲、乙两次实验，让重物由静止下落，重物的质量不变，下落的高度不同，所以他探究的是重力势能的大小与高度是否有关； （2）探究重力势能与物体质量是否有关时，需要控制下落的高度相同，物体的质量不同，故具体做法是：让质量不同的重物从相同的高度由静止下落； （3）小雨做丙、丁两次实验，探究压力的作用效果与压力大小是否有关时，需要控制受力面积相同，两次实验中的受力面积是不同的。 故答案为：（1）高度；（2）让质量不同的重物从相同的高度由静止下落；（3）没有控制受力面积相同。 【变式1】学完动能知识后，小亦同学用如图所示装置模拟汽车超速带来的安全隐患，甲、乙两图中的小车、斜面、木板、木块均完全相同。 (1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近来判断小车动能的大小，这种研究方法叫______法。 (2)由图中实验现象得到的结论是______。 【答案】转换；在质量一定时，物体的速度越大，动能越大，安全隐患越大。 【解析】[1]研究物体的动能大小与哪些因素有关，动能大小不易直接体现，所以通过小车对木块做功的多少来体现小车的动能大小，即通过比较小车推动木块距离的远近来判断小车动能的大小，这种研究方法叫转换法。 [2]两小车质量相同，乙图中小车由静止下滑的高度较大，运动到水平面时的速度也较大，乙图中小车推动木块通过的距离较远，所以乙图中小车的动能也较大，故由图中实验现象得到的结论是：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大，安全隐患越大。 【变式2】热爱劳动的鸣鸣，在家学做盐城特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。 问题一：压力作用效果跟哪些因素有关。 问题二：重力势能大小跟哪些因素有关。 （1）做实验①②③是为了探究 　 　（“问题一”、“问题二”）； （2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 　 　是否有关； （3）瓶子撞击面团到停止运动的过程中，将瓶子的 　 　能转化为内能。 【答案】（1）问题一；（2）质量；（3）机械。 【解答】解：（1）①②受力面积相同，而压力大小不同，可根据玉米面团的凹陷程度研究压力作用效果与压力大小的关系； 实验②③，受力面积不相同，而压力大小相同，可根据玉米面团的凹陷程度研究压力作用效果与受力面积的关系；故做实验①②③是为了探究问题一； （2）实验④⑤中，物体的高度相同，而质量不同，利用实验④⑤可探究重力势能大小与质量是否有关； （3）瓶子撞击面团前有一定的机械能，瓶子撞击面团到停止运动的过程中，将瓶子的机械能转化为内能。 故答案为：（1）问题一；（2）质量；（3）机械。 1. 小梅在生活中发现，“下雨时，雨滴和冰雹落在伞面上的效果不同，打桩机工作时总是将重锤高高举起”，针对这些现象，下列四个问题中最有探究价值且易于探究的科学问题是（　　） A. 物体的重力势能的大小与哪些因素有关 B. 物体的重力势能的大小与物体的质量有什么关系 C. 物体的重力势能的大小与物体的高度有什么关系 D. 重锤的重力势能的大小与物体的高度有什么关系 【答案】A 【分析】雨滴和冰雹质量不同，雨滴和冰雹落在伞面上的效果不同；打桩机工作时将重锤高高举起，打桩的效果才好，据此分析回答。 【解答】解：雨滴和冰雹质量不同，下雨时，雨滴和冰雹落在伞面上的效果不同，可猜想重力势能可能与质量有关；打桩机工作时总是将重锤高高举起，重力势能可能与高度有关，最有探究价值且易于探究的科学问题是：物体的重力势能的大小与哪些因素有关。 故选：A。 2. 高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中 A. 动能一直增大，机械能守恒 B. 动能先增大后不变，机械能守恒 C. 动能先增大后不变，机械能一直减小 D. 动能先减小后不变，机械能一直减小 【答案】C 【解析】雨滴在空中下落的整个过程中，高度一直降低则重力势能一直减小，开始下落的一段时间速度越来越大，则动能增大，落到地面前一段时间匀速下落时动能不变，即动能先增大后不变；由于下落过程中要克服空气阻力做功，则机械能一直减小，机械能不守恒。 故选C。 3. 2022年冬奥会期间，延庆赛区进行了高山滑雪、雪车、雪橇3个大项的比赛。如图是滑雪运动员从山上滑下的情景。下列有关说法中正确的是（　　） A. 雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力是一对相互作用力 B. 运动员弓着腰，是通过降低重心来增大惯性，使速度增大 C. 运动员下滑过程中重力势能减小，动能增大，机械能不变 D. 运动员下滑过程中，若一切外力都消失，他将立即停止运动 【答案】A 【解答】解：A. 雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力大小相等、方向相反、作用在两个相互作用的物体上，是一对相互作用力，故A正确； B. 运动员弓着腰，是通过降低重心来增大稳度，不会增大惯性，也不会使速度增大，故B错误； C. 运动员加速下滑过程中，质量不变、速度变大，动能变大，同时高度减小，重力势能减小；运动员在下滑过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小，故C错误； D. 运动员下滑过程中，若一切外力都消失，根据牛顿第一定律可知，他将做匀速直线运动，故D错误。 故选：A。 4. 踢毽子是一项有益的体育活动。当键子某次被踢出后，竖直上升经过某位置时，毽子的动能和重力势能分别为Ek1和EP1。下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为Ek2和EP2，则（　　） A. Ek1＞Ek2 B. Ek1＜Ek2 C. EP1＜EP2 D. EP1＞EP2 【答案】A 【解答】解：竖直上升经过某位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK1和EP1；下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK2和EP2；由于整个过程中，克服空气阻力做功，消耗了部分机械能，所以后来到达同一位置时的机械能变小，即E1＞E2。 又因为两次的位置相同，即高度相同，质量相同，所以两次的重力势能相等，即Ep1＝Ep2，又因为E1＝Ek1+Ep1，E2＝Ek2+Ep2，E1＞E2，所以Ek1＞Ek2。 故选：A。 5. 2022年卡塔尔世界杯足球赛已圆满落幕，如图是某次比赛中足球落地后又弹起的示意图，图中B为第一次弹起的最高点，不计空气阻力。分析可知，足球（　　） A. 在B点时受力平衡 B. 在B点时，若所受力全部消失，将静止不动 C. 在A、C两点动能可能相等 D. 在整个运动过程中，足球的机械能守恒 【答案】C 【解答】解：A. 不计空气阻力，足球在B点时只受重力，故足球受力不平衡，故A错误； B. 足球在B点时，足球有水平方向的速度，若所受力全部消失，根据牛顿第一定律可知，足球将做匀速直线运动，运动状态保持不变，故B错误； C. 由题图可知，足球落地弹起后的高度越来越低，说明足球的机械能逐渐减小，故足球在A点的机械能大于其在C点的机械能，而足球在A点的重力势能大于其在C点的重力势能，故足球在A、C两点的动能可能相等，故C正确； D. 在运动过程中，足球的机械能不断减小，所以不仅存在动能和势能的相互转化，还存在机械能转化与内能的转化，足球的机械能不守恒，故D错误。 故选：C。 6. 如图所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置，其中两个质量不同的钢球质量M＞m，斜面不同高度H＞h，则下列判断正确的是（　　） A. 实验中探究的是木块的动能与哪些因素有关 B. 甲、乙两图对比，是探究动能大小与起始高度之间的关系 C. 乙、丙两图中，丙图中的M运动到水平面时的速度较快 D. 甲、乙两图，可以研究“超速”带来的危害 【答案】D 【解答】解： 由题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小，故A错误； BD、甲、乙两图对比，小球的质量不变，滚下的高度不同，到达水平面时的速度不，是探究动能大小与速度之间的关系，高度越大，到达水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，动能越大，可以探究研究“超速”带来的危害，故B错误、D正确； C、乙、丙两图中，两个小球的质量不同，滚下的高度相同，到达水平面时的速度相同，故C错误。故选：D。 7. 如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是( )。 A. 小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能； B. 小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变； C. 小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功； D. 小球通过M、N两点时的速度大小相等 【答案】C。 【解析】A. 由于最高点P和Q不等高，故机械能不守恒，存在摩擦力，故小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能一部分转化为动能和内能，故A错误； B. 小球从P点向Q点运动的过程中，存在阻力，机械能减小，故B错误； C. 小球从P点向Q点运动的过程中，支持力与运动的距离是垂直的，故所受支持力不做功是正确的，故C正确； D. 由于机械能减小，M、N两点时重力势能相同，故小球通过M、N两点时的速度大小不相等，故D错误。故选C。 8. 如图，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO＝OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是(   ) A. 小球的动能不断增加 B. 弹簧的弹性势能不断减少 C. 小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等 D. 在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变 【答案】 D 【解析】 小球的动能先增加后减少，A不符合题意； 弹簧的弹性势能先减少后增大，B不符合题意； 小球运动到O点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等，C不符合题意； 水平台面光滑，且AO＝OB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，D符合题意。 9. 2017年4月20日19点41分在文昌航天发射场，长征七号重型运载火箭搭载天舟一号货运飞船发射升空。该型号火箭以液氧煤油为燃料，在火箭加速上升过程中（ ）。 A. 液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的机械能； B. 液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的动能； C. 天舟一号的动能和重力时能都增大； D. 天舟一号的动能转化为重力势能 【答案】C。 【解析】飞船发射升空后，高度在增加，速度也在增加，且与空气之间有摩擦力产生，所以燃料燃烧放出热量转化为火箭和天舟一号的机械能以及火箭和天舟一号克服阻力所做的功，故A、B均错误。 天舟一号速度增加，动能增大，高度增加，重力势能增大，故C正确。 天舟一号的动能和势能没有转化，二者的增加均来自燃料的燃烧内能的转化，故D是错误的。 10. 在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正确的是(　　) A. 罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能 B. 罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化 C. 因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面 D. 如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去 【答案】C 【解析】A. 罐子从斜面滚下，要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能，故A错误； B. 罐子从斜面滚下的过程中，重力势能转化为动能和内能，故B错误； C. 罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐增大，则罐子的重力势能减小，动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能增大，即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能；发生形变的橡皮筋由于要恢复原状，故罐子可能再次滚上斜面，故C正确； D. 罐子在滚动的过程中，由于和斜面之间存在摩擦，机械能会转化为内能，所以整个罐子的机械能不守恒，机械能会逐渐变小，最终罐子会停止运动，故D错误。故选C。 11. 如图所示，小球从斜面上由静止滚下，最后停在粗糙水平面上的B点处。小球滚下过程中______能转化为动能。从A点到B点的运动过程中，小球的速度______(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是小球受到粗糙水平面对它的______力。 【答案】重力势 变小 阻力(摩擦力) 【解析】[1]小球滚下过程中，高度降低、速度增大，重力势能减小、动能增大，将重力势能转化为动能。 [2][3]水平面是粗糙的，小球从A点到B点的运动过程中，由于受到水平面的阻力作用，小球的速度会减小。 12. 蹦极是一种勇敢者的游戏。如图中a点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，c 点是游戏者系着弹性绳跳下去后所能到达的最低点。当游戏者从高台向a点下落的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为___________能，游戏者从a点到c点的过程中，弹性绳具有的___________能逐渐增加；到达c点时游戏者___________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态。 【答案】     动     弹性势     不是 【解析】[1]游戏者从最高点到a时，高度减小，速度变大，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能。 [2]从a点到c点的过程中，绳子逐渐伸长，弹性形变程度变大，弹性势能变大。 [3]到达c点时游戏者受到的弹力大于重力，合力不为零，所以游戏者在c点时不是处于平衡状态。 13. 在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气对球的阻力，则实心球从离开手后能继续上升，是因为球________，到达最高点的过程中，球受_______个力的作用，球的机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能_______（选填“大于”或“等于”）零。 【答案】     具有惯性     一     不变     大于 【解析】[1]由于球具有惯性，实心球离开手后，仍继续运动。 [2]若不考虑空气对球的阻力，此过程中球只受到竖直向下的重力的作用。 [3]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能。如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。 [4]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。 14. 如图所示，将滚摆固定到A位置后由静止释放，下落到最低位置B后，滚摆再次上升，但上升高度低于A位置。请你从上述情景中提出一个物理问题，要求利用能量的转化进行解释。不要与示例重复。 【示例】问题：滚摆从A位置下落到B位置的过程中，能量如何转化？ 解释：重力势能转化为动能和内能。 问题：　 　？ 解释：　 　。 【答案】滚摆从B位置上升到A位置的过程中，能量如何转化；动能转化为重力势能和内能。（合理即可） 【解答】解：结合题意可提出的问题有：滚摆从B位置上升到A位置的过程中，能量如何转化？解释：动能转化为重力势能和内能； 还可以是：滚摆每次上升的高度为什么会变低？解释：克服空气阻力和摩擦，一部分机械能转化为内能。 故答案为：滚摆从B位置上升到A位置的过程中，能量如何转化；动能转化为重力势能和内能。（合理即可） 15. 在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示。 （1）该实验所研究的对象是 　 　（填“木块”“小球”或“斜面”）。 （2）实验中让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度由静止释放的目的是使两个小球到达水平面时，具有相同的 　 　。 （3）该实验是通过观察 　 　（填“s”或“h”）的大小来反映小球的动能大小的。若水平面是光滑的， 　（填“能”或“不能”）达到探究目的。 （4）某同学换用图乙装置进行实验，若用a、b两个质量不同的小球（ma＞mb）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，则同一位置的同一木块受到撞击后相应移动的距离sa′　 　sb′（填“＞”“＜’或“＝”）。 （5）做完上述实验后，小明又在水平地面上铺一张纸，将两个体积和弹性相同、质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑，让它们从相同高度由静止下落，在纸上留下黑色圆斑如图丙所示。分析图中两个圆斑大小，可推断：mA　 　mB（填“＞”“＜”或“＝”）。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量 　 　（填“不变”‘减小”或“增大”）。 【答案】（1）小球；（2）速度；（3）s；不能；（4）＝；（5）＜；减小。 【解答】解：（1）据题意可知，实验中探究小球的动能，即小球撞击木块时的动能的大小； （2）在“探究动能的大小与质量的关系”的实验中，需要控制小球的质量不同，速度相同，所以应让质量不同的小球从斜面的同一高度由静止释放；其目的就是控制球到达水平面时的速度是相同的； （3）根据转换法，实验中，是通过观察木块移动的距离s的大小判断出小球具有的动能的大小； 若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的； （4）若用甲、乙两个质量不同的小球（ma＞mb）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，弹簧的压缩程度相同，具有的弹性势能相同，转化成小球的动能相同，撞击木块时木块的动能相同，木块的质量不变，所以木块移动的距离相同，即sa＝sb； （5）由图可知，皮球在纸上留下黑色圆斑B较大，说明B球的形变大，原因是B球质量较大，两球从同一高度处下落，原来B球的重力势能较大，皮球与地面接触时，转化为的弹性势能大，球的形变大； 皮球从某一高度释放，落地后反弹上升，上升的最大高度比释放时的高度低一些，皮球上升过程中，高度增大，所以重力势能增加，皮球的机械能一部分转化为了内能，所以在整个运动过程中的机械能减少。 故答案为：（1）小球；（2）速度；（3）s；不能；（4）＝；（5）＜；减小。 1. 运动员在射箭比赛时总把弓拉得很弯，其主要目的是（　　） A. 增大箭的重力势能 B. 使箭能沿直线运动 C. 增大箭的弹性势能 D. 增大弓的弹性势能 【答案】D 【分析】物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，物体的弹性形变程度越大，其弹性势能就越大。 【解答】解：物体的弹性形变程度越大，其弹性势能就越大；运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，就是让弓的弹性形变程度增大，使弓获得更大的弹性势能；题中只是说把弓拉得很弯，没说将弓释放，所以不能增大箭的弹性势能和重力势能，也无法使箭沿直线运动；故ABC错误，D正确。 故选：D。 2. 如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（　）。 A. 重力势能减小，动能增大； B. 重力势能减小，机械能减小； C. 动能不变，机械能不变； D. 重力势能不变，机械能减小 【答案】B。 【解析】木块在匀速下滑的过程中，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小；木块在下滑过程中，受到摩擦力的作用；木块要克服摩擦力做功，机械能减少。 3. 如图是小明在体育考试中测试“引体向上”时的示意图，关于“引体向上”，下列说法中正确的是(　　) A. 身体悬挂不动时，机械能为零 B. 身体上升时，重力做功，势能减少 C. 身体下降时，重力做功，势能增加 D. 身体上升时，克服重力做功，势能增加 【答案】D 【解析】A. 身体悬挂不动时，因为身体被举高，具有重力势能，故A错； B. 身体上升时，在重力的方向上移动了距离，重力做功；高度增大，重力势能增大，故B错； C. 身体下降时，在重力的方向上移动了距离，重力做功；高度减小，重力势能减小，故C错； D. 身体上升时，克服重力做功；高度增大，重力势能增大，故D正确。 故选D。 4. 张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是( )。 A. 弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大； B. 弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大； C. 下降到最低点的过程中人的机械能守恒； D. 下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大 【答案】D。 【解析】A. 弹性绳绷直前，人在重力的作用下向下做加速运动，人的质量不变，高度变小，人的重力势能减小，人的质量不变，速度变大，动能增大，不计空气阻力，人的机械能是守恒的，保持不变，故A错误； B. 弹性绳刚好绷直时，人继续向下运动，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动当弹力等于人的重力时，速度最大，动能最大，故B错误； C. 下降到最低点的过程中，人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能不守恒，故C错误； D. 下降到最低点时，高度最小，所以人的重力势能最小，此时弹性绳发生的形变程度最大，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。故选D。 5. 将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是(　　) A. 皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等 B. 皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零 C. 皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D. 若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆 【答案】C 【解析】A. 由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，A点的机械能大于B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，AB两点高度相同则重力势能相同，所以A点的动能大于B点的动能；故A错误。 B. 从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有水平方向的速度。小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度；故B错误。 C. 每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。C点在D点之前，故D点的机械能小于C点的机械能；故C正确。 D. 弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。M点与N点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M点机械能大于N点机械能，故小球在M点的弹性势能大于N点的弹性势能，故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑。故D错误。 6. 如图所示，将一木块放在弹簧上，用手压木块，弹簧被压缩。松开手，木块竖直向上飞起直到最高点。下列说法正确的是( ) A. 手压木块时，手对木块的压力与弹簧对木块的支持力是一对平衡力 B. 木块到达最高点时，木块处于平衡状态 C. 木块在没有离开弹簧前，所受弹力方向竖直向上 D. 弹簧恢复原状过程中，弹性势能变大 【答案】C 【解析】A. 手压木块时，压力和重力之和等于弹力，故A错误； B. 木块到达最高点时，受到竖直向下的重力作用，处于非平衡状态，故B错误； C. 木块在没有离开弹簧前，弹簧是被压缩的，所以弹力方向竖直向上，故C正确； D. 弹簧恢复原状过程中，弹簧形变变小，弹性势能变小，故D错误。 故选C。 7. 图甲是“探究阻力对物体运动的影响”的实验，图乙“探究动能大小与质量的关系”的实验，下列说法错误的是（　　） A. 甲实验中小车滑行的距离不同，但小车刚开始下滑时具有的机械能相等 B. 乙实验中小球的质量应该不同，但小球到达水平面时初始速度需要相同 C. 两实验中的小车和小球到达水平面能继续运动是因为它们都具有惯性 D. 两实验中斜面都可以用弹簧替代，实验时都需要将弹簧压缩相同长度 【答案】D 【解答】解：A、甲实验中小车从同一斜面的相同高度由静止滑下，小车开始下滑时的质量不变，速度为0，高度相同，重力势能相同，所以机械能相同，故A正确； B、乙实验中探究的是小球的动能大小与质量的关系，实验中需要控制小球的质量不同，小球滚下的高度相同，到达水平面时的速度相同，故B正确； C、甲、乙两个实验中，小车和小球到达水平面时具有一定的速度，由于小车和小球具有惯性，所以小车和小球能继续运动，故C正确； D、甲实验中小车的质量不变，所以可以利用弹簧代替斜面来获得相同的速度；乙实验中小球的质量不同，若弹簧的形变程度相同，弹性势能转化为小球的动能相同，由于质量不同，小球获得的速度不同，所以实验中不能用弹簧代替斜面，故D错误。 故选：D。 8. 如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（　　） A. 该实验探究的是物体动能大小与高度的关系 B. 该实验探究的是物体动能大小与质量的关系 C. 该实验中，物体的动能是指木块B的动能 D. 该实验结论可以解释为什么对机动车限速 【答案】D。 【解析】AB、同一铜球质量一定，从斜面的不同高度由静止释放，滑到水平面上时的速度不同，所以这是为了探究物体动能与速度关系的，故AB错误； C、实验的研究对象是铜球，所以物体的动能是铜球的动能，实验中通过铜球把木块推出的距离长度来反应铜球的动能的大小，运用了转换的方法，故C错误； D、实验可得出结论是：质量一定时，速度越大，动能越大； 因为质量一定时，速度越大，动能越大，当质量相同时，车辆速度越大动能越大，使刹车困难，容易引发交通事故，所以交通部门要对机动车辆进行限速，故D正确。 9. 无动力翼装飞行被称为“惊险、刺激、与死亡交锋”的最危险极限运动。起跳后向前下方加速俯冲3、4秒之后，翼装飞行服充满气产生升力，进入飞行状态，在空中飞行姿态像一只鹰，可以做出一些速度、转弯和仰角提升飞行高度的调整。当达到安全高度时，打开降落伞就可以安全降落。关于其中能量的说法正确的是(　　) A. 加速俯冲阶段，重力势能减小，动能增大，机械能增大 B. 仰角提升阶段，重力势能增大，动能增大，机械能增大 C. 打开降落伞减速下降阶段，重力势能减小，动能增大 D. 打开降落伞匀速下降阶段，重力势能减小，动能不变 【答案】D 【解析】A. 加速俯冲阶段，质量不变，高度降低，重力势能减小；速度变大，动能增大，所以无法判断机械能变化；故A错误； B. 仰角提升阶段，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度大小未知，不能判断动能变化，所以无法判断机械能变化；故B错误； C. 打开降落伞减速下降阶段，质量不变，高度降低，重力势能减小；速度变小，动能减小；故C错误； D. 打开降落伞匀速下降阶段，质量不变，高度降低，重力势能减小；速度不变，动能不变；故D正确。 故选D。 10. 如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（　　） A. 弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小 B. 小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小 C. 小物块从b向a运动的过程中，动能增加 D. 小物块在整个运动过程中，机械能守恒 【答案】B。 【解析】 A、弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误； B、小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确； C、小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误； D、小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误。 11. 小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是(　　) A. 通过最低点时的动能为零 B. 下降过程中的动能不变 C. 到达最高点的重力势能最大 D. 上升过程中的重力势能减小 【答案】C 【解析】A. 通过最低点时速度最大，动能最大，故A错误； B. 下降过程中，高度变小，重力势能变小，速度增大，动能增大，故B错误； C. 到达最高点时，高度最大，重力势能最大，故C正确； D. 上升过程中，高度增大，重力势能增大，故D错误。 故选C。 12. 跳伞运动员从高空跳下后沿直线向下做加速运动降落伞打开后开始减速，落地前运动员的速度已减至安全值且保持不变，若把运动员和降落伞作为一个整体进行研究，则(　　) A. 加速运动时动能转化为重力势能 B. 减速运动时所受的阻力大于重力 C. 匀速直线运动时机械能保持不变 D. 整个过程中所受的阻力保持不变 【答案】B 【解析】 加速运动时重力势能转化为动能，故A不符合题意； 减速运动时，速度变小，阻力大于动力，所以，所受的阻力大于重力，故B符合题意； 匀速直线运动时，动能不变，重力势能变小，机械能变小，故C不符合题意； 整个过程中，先做加速运动，后做减速运动，最后做匀速运动，所受的阻力在发生改变，故D不符合题意。 故选B。 13. 在“探究纸锥下落的快慢”的活动中，将纸锥从高处释放。若纸锥竖直下落时，受到的空气阻力随下落速度的増大而增大，则纸锥在空中竖直下落过程中，下列情形可能的是( ) A. 速度先增大后不变 B. 速度先增大后减小 C. 动能转化为重力势能 D. 机械能先増大后减小 【答案】A 【解析】AB. 纸锥竖直下落时，受到的空气阻力随下落速度的増大而增大，开始下落时重力大于阻力，合力向下，所以下落速度增大，当受到的空气阻力增大到与重力相等时，合力为零，纸锥下落的速度不变，故A项符合题意，B不符合题意； C. 纸锥刚开始加速下落时一部分重力势能转化为动能，当纸锥匀速下落时，重力势能减小，动能不变，重力势能转化为其它形式的能，故C项不符合题意； D. 纸锥下落过程中，有空气阻力作用，所以机械能一直减小，故D项不符合题意。 故选A。 14. 在水平地面上铺一张纸将两个弹性相同。质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑，让它们从相同高度由静止下落，在纸上留下黑色圆斑如图所示，分析图中两个圆斑大小，可推断mA______mB(选填“大于”、“小于”或“等于”)。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量______(选填“不变”、“减少”或“增大”)。 【答案】 (1). 小于 (2). 减少 【解析】[1]从图中A、B的印迹看出，B球的形变大，说明它原有的重力势能大，由于高度相同，所以质量为mB的皮球的质量较大，即 mA＜mB [2]皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，皮球的一部分机械能转化为了内能，所以在整个运动过程中的机械能减少。 15. 某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，　 　能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于　 　会继续向前运动造成伤害。 【答案】动；惯性。 【解析】 （1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。 （2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须要系好安全带。 16. 如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 （1）“十次车祸九次快”是在警醒驾驶员驾驶车辆时不要超速，为了研究超速带来的危害，应该选用甲、乙、丙中的 　 　两次实验进行比较； （2）如果水平面光滑，则 　 　（选填“能”或“不能”）完成本实验； （3）探究“动能大小与速度的关系”时，小明拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较小球在毛巾面上开始滚动到静止的距离，也得出了“质量一定时，速度越大动能越大”的结论，你认为他的方案是否合理并给出理由：　 　。 【答案】（1）甲、乙；（2）不能；（3）合理；因为此时阻力相同，通过观察小球从滚动到静止的距离大小可判断小球动能的大小 【解答】解：（1）超速是指汽车的质量一定时，速度越大，与物体撞击时，将物体推动得越远，说明动能越大，故模拟实验时，需要控制质量相同，最初释放时的高度不相同（即达到水平面的速度不相同），图中甲、乙符合要求； （2）水平面绝对光滑时，木块在平面上做匀速直线运动，无法停止，也就不能通过观察木块移动的距离长短，来判断小球动能的大小，所以该做法不能达到实验目的； （3）相同的表面对钢球的阻力是相同的，通过观察钢球滑行到静止的距离大小可以判断出钢球的动能大小，即球滑行到静止的距离越大，钢球的动能越大，可以得出动能与速度的关系，该实验方案正确。 故答案为：（1）甲、乙；（2）不能；（3）合理；因为此时阻力相同，通过观察小球从滚动到静止的距离大小可判断小球动能的大小。 17. 王瑞同学在体育活动中，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四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验数据如表： 实验序号 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.18 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 （1）本实验中，采用的研究问题的方法是 　 　和 　 　。 （2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过 　 　来反映的。 （3）为验证猜想二，应比较 　 　（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相等时，　 ] 　。 （4）比较③④，得到的结论是 　 　。 （5）经进一步实验和分析，王瑞同学大胆给出重力势能（Ep）的表达式“Ep＝mgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，王瑞同学高兴不已。回到教室后，他根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的动能，其中B球的动能为 　 　J。（忽略空气阻力，g取10N/kg） 【答案】（1）控制变量法；转换法；（2）铅球陷入沙中的深度；（3）①③；高度越高，重力势能越大；（4）当质量和下落高度相同时，重力势能与物体运动的路径无关；（5）2。 【解答】解：（1）（2）影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度，研究重力势能与某个因素的关系时，需控制另一个因素不变，所以该实验中用到了控制变量法； 本实验中，铅球的重力势能大小是通过铅球陷入沙中的深度来反映，这就是我们常说的转换法； （3）为了验证猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关，应控制小球的质量相同，高度不同；结合图示和表格信息可知，应比较①和③两次实验； C两球质量相同，下落高度不同，发现C球陷入沙中的深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，高度越高，重力势能越大； （4）比较③④可知，C、D两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：当质量和下落高度相同时，重力势能与物体运动的路径无关； （5）铅球在下落过程中，忽略空气阻力，铅球的重力势能转化为动能， 则根据Ep＝mgh可得，B球落到沙表面时的动能：E动＝Ep＝mgh＝0.4kg×10N/kg×0.5m＝2J。 故答案为：（1）控制变量法；转换法；（2）铅球陷入沙中的深度；（3）①③；高度越高，重力势能越大；（4）当质量和下落高度相同时，重力势能与物体运动的路径无关；（5）2。 18. 几个同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的。于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想∶(1)可能与秋千的摆长l有关； (2)可能与人和秋千坐垫的总质量有关；(3)可能与秋千摆幅(摆动时人离开中心点B的最大距离)有关。于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表。 实验序号 摆长1/m 摆球质量/g 摆幅/m 摆球往返摆动一次的时间/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1.0 20 0.08 2.0 3 1.0 30 0.05 2.0 4 1.0 30 0.08 2.0 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题∶ (1)实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟___________(选填 “摆长”“摆球质量”或“摆幅”的关系； (2)从本次实验可以得到的结论是∶摆往返摆动一次的时间由___________决定； (3)本实验用到的科学研究方法是___________； (4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调___________(选填“长”或“短”)。 【答案】摆幅；摆长；控制变量法；短。 【解析】(1)[1]实验序号3、4摆长相同，摆球的质量相同，摆幅不同，探究的是摆往返摆动一次的时间跟摆幅的关系。 (2)[2]由2、3次试验可知，摆球往返摆动一次的时间与摆球的质量无关，由3、4次试验可知，摆球往返摆动一次的时间与摆球的摆幅无关，由1、5两次实验可知，摆球往返摆动一次的时间与摆球的摆长有关，从本次实验可以得到的结论是∶摆往返摆动一次的时间由摆长决定。 (3)[3]本实验用到的科学研究方法是: 控制变量法，控制其它量相同，只改变其中的一个量。 (4)[4]摆钟是利用本实验的原理制成的，根据摆往返摆动一次的时间由摆长决定，摆长越长，往返摆动一次的时间越长；某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调短。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章机械能和内能 第07讲 动能 势能 机械能 [学习目标] 1. 知道动能、重力势能、弹性势能及机械能的概念； 2. 了解影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素； 3. 掌握探究影响动能、重力势能大小的实验过程； 4. 了解机械能的转化。 一、能量 1.一个物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有能量。 2.单位：焦耳，简称焦，符号为J 3.物理意义：反映了物体做功本领的大小，能量可以用能够做多少功来衡量，一个物体具有的能量的越大，说明它能够对外做的功越多。 4.做功的实质：物体做功的过程就是能量的转化过程，物体做的功越多，说明某种形式的能转化为别的形式的能就越多。 二、动能 1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。如图所示，物体都具有动能。 行驶的汽车 飞翔的小鸟 空中的客机 自由下落的小球 2.影响动能的因素：物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。 三、势能 1. 重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 1. 重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。 1. 重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。 1. 弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。如图所示，撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。 弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。 撑杆跳高 拉开的弓箭 四、机械能及其转化 1. 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 1. 动能与势能的相互转化 1. 在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。 1. 在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 1. 机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。 1. 水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。 考点一：探究动能的影响因素 1.由于运动而具有的能叫做动能。物体的动能越大，它对其他物体所做的功就越多。 2.实验：探究动能的大小与什么因素有关 【实验器材】斜面、木块、质量不同的金属球 【实验设计】 ①如图所示，在桌面上架起一个斜面，在斜面末端放上木块，让铁球从斜面上自由滑下。 ②让同一铁球先后从斜面上的不同高度自由滚下，分别记下木块两次被推动的距离。 ③让质量不同的两个铁球和铜球先后从斜面的同一高度自由滚下，推动桌面上的木块，分别记下铁球推动木块移动的距离。 【实验方法】 ①控制变量法 a.控制速度不变：使铁球从同一高度滚下。 b.控制质量不变：选择同一小球 ②转换法 将动能大小转换为木块被推动的距离。 【实验分析】实验②说明：物体动能与速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。 实验③说明：物体动能与质量有关。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 【实验结论】物体动能与质量和速度有关，运动的速度越大，质量越大，动能也越大。 考点二：探究动能的影响因素 1.物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。被举高的物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有重力势能。 2.实验：探究重力势能的大小与什么因素有关 【实验器材】铁钉、质量不同的金属块、沙坑 【实验设计】 （1）将铁钉轻轻插入沙子中 （2）如图①③，用同一个金属块从不同高度下落,观察铁钉被打入沙子中的深度(做三次) （3）如图①②，换质量较大的金属块从同一高度下落,观察铁钉被打入沙子中的深度(做三次) 【实验方法】 ①控制变量法 a.控制高度不变：使金属块从同一高度下落。 b.控制质量不变：选择同一金属块 ②转换法 将重力势能大小转换为铁钉被金属块打入沙子中的深度。 【实验分析】实验2说明：物体重力势能与高度有关。质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大。 实验3说明：物体重力势能与质量有关。高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。 【实验结论】物体重力势能与质量和高度有关，高度越高，质量越大，重力势能越大。 考点三：探究弹性势能的影响因素 1.物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。发生弹性形变的物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有弹性势能。 2.实验：探究弹性势能的大小与什么因素有关 【实验器材】铁球、长短、材料相同粗细不同的弹簧、轻木块、粗糙的平面、竖直墙面 【实验设计】 ①将弹簧固定到竖直墙面，轻木块放到平面的某一固定位置。 ②如图甲、乙，用同一铁球将同一弹簧压缩到不同程度释放，观察轻木块被撞出的距离 ③如图乙、丙，用同一铁球将两个不同材料的弹簧压缩到同一程度释放,观察轻木块被撞出的距离 【实验方法】 ①控制变量法 a.控制弹簧压缩的程度相同 b.控制弹簧的长短、粗细相同 ②转换法 将弹性势能大小转换为轻木块被推出的距离。 【实验分析】实验②说明：弹簧的弹性势能与弹簧的弹性形变程度有关。弹性形变程度越大，弹性势能越大。 实验③说明：弹簧的弹性势能与弹簧的材料有关 【实验结论】弹性势能随弹性形变程度增大而增大，弹性势能还与弹性体材料有关。 考点四：机械能 1.动能和势能统称机械能。 2.一个物体可以同时具有动能和势能，且动能和势能能够相互转化。 （1）动能和重力势能的转化 质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能； 质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 如滚摆、单摆 （2）动能和弹性势能的转化 如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能； 如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。 如回力小汽车 （3）机械能守恒：当物体中受到的力中，只有重力或弹簧弹力做功时，机械能保持不变（只是动能和势能之间相互转化）。当有其他动力对物体做功时，机械能增加。当有其他阻力对物体做功时，机械能减少。 典型一：动能、势能和机械能的概念 【例1】下列关于重力势能、弹性势能说法不正确的是（　　） A. 桌面上静止的课本具有重力势能 B. 雪后被压弯的树枝具有弹性势能 C. 空中飞行的篮球具有弹性势能 D. 地面上滚动的足球具有动能 【例2】如图是小明用拉力器锻炼身体，关于臂力器说法不正确的是（　　） A. 使臂力器伸长的力施力物体是小明的手 B. 该过程能说明力可以使物体发生形变 C. 被拉伸的臂力器具有弹性势能 D. 小明和小华都能将该臂力器拉直，他们施加的力一定一样大 【变式1】下列物体中不具有弹性势能的是（ ） A. 弹簧 B. 压弯的树枝 C. 拨动的琴弦 D. 形变的蹦床 【变式2】下列说法正确的是（　　） A. 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大 B. 运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越大 C. 物体的质量越大，位置越低，它具有的重力势能就越大 D. 物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越大 典型二：动能和势能的大小变化 【例1】在广州亚运会上，自行车运动员在比赛时，都要用力蹬脚踏板，这样做是为了（　　） A. 增大动能 B. 减小阻力 C. 增大惯性 D. 增大势能 【例2】2022年9月5日12时52分，四川甘孜泸定县发生6.8级地震，震源深度16千米，造成重大人员伤亡。地震发生后，中共中央要求把抢救生命作为首要任务，全力救援受灾群众，最大限度减少人员伤亡。一架飞机在灾区上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面空投救灾物资。投下物资后，飞机的动能和重力势能发生的变化是（　　） A. 动能不变，重力势能变小 B. 动能变小，重力势能不变 C. 动能和重力势能都不变 D. 动能和重力势能都变小 【变式1】11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的运载火箭成功发射。如图所示，火箭在加速升空过程中，神舟十五号飞船的（　　） A. 动能不变，势能变大 B. 动能变小，势能变小 C. 动能变大，势能变大 D. 动能变小，势能变大 【变式2】无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的某品牌无人机，在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 典型三：动能和势能的转化与守恒 【例1】如图是“天宫课堂”第二课，在微重力状态下，王亚平将“冰墩墩”扔出后，“冰墩墩”在空中做匀速直线运动。下列关于这个在空中的“冰墩墩”分析正确的是（　　） A. 动能转化为重力势能 B. 动能不变 C. 重力势能转化为动能 D. 动能增加 【例2】为了提高全校师生的身体素质，学校买回了乒乓球发球机，如图甲所示。如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，如图乙。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A. a球上升过程中，动能增大，重力势能减小 B. b球到达最高点时，重力势能最大，动能为0 C. a、b两球在最高点时机械能相等 D. a、b、c球到达乒乓球案的速度大小关系vb＞vc＞va 【变式1】如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是( )。 A. B. C. D. 【变式2】2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（ ） A. 重力势能增大，动能减小 B. 重力势能减小，动能增大 C. 重力势能减小，动能减小 D. 重力势能增大，动能增大 【变式3】如图所示，在光滑水平面上有一左端固定的轻质弹簧，它的右端连接一金属小球。A点是压缩弹簧后小球静止的位置，O点是弹簧原长时小球的位置，B点是小球到达最右端的位置。当小球在A、B两点之间来回运动时，下列说法不正确的是（　　） A. 小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大 B. 小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向左、速度不断减小 C. 小球运动到B点时的速度为零，此时小球将处于平衡状态 D. 小球在O点时运动速度最大 典型四：探究影响动能、势能大小的因素 【例1】如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。 (1)实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与______的关系； (2)本实验是通过比较木块被撞击后____________来比较钢球动能大小； (3)小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会________________________。 【例2】如图所示，小雨利用透明的箱子、沙子、小桌、重物进行实验探究。 （1）小雨做甲、乙两次实验，让重物由静止下落，他探究的是重力势能的大小与 　 　是否有关。 （2）小雨想做一个实验，将实验结果与甲图对比，就能探究重力势能与物体质量是否有关，他的具体做法是 。 （3）小雨做丙、丁两次实验，探究压力的作用效果与压力大小是否有关，指出他实验中存在的问题 　。 【变式1】学完动能知识后，小亦同学用如图所示装置模拟汽车超速带来的安全隐患，甲、乙两图中的小车、斜面、木板、木块均完全相同。 (1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近来判断小车动能的大小，这种研究方法叫______法。 (2)由图中实验现象得到的结论是______。 【变式2】热爱劳动的鸣鸣，在家学做盐城特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。 问题一：压力作用效果跟哪些因素有关。 问题二：重力势能大小跟哪些因素有关。 （1）做实验①②③是为了探究 　 　（“问题一”、“问题二”）； （2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 　 　是否有关； （3）瓶子撞击面团到停止运动的过程中，将瓶子的 　 　能转化为内能。 1. 小梅在生活中发现，“下雨时，雨滴和冰雹落在伞面上的效果不同，打桩机工作时总是将重锤高高举起”，针对这些现象，下列四个问题中最有探究价值且易于探究的科学问题是（　　） A. 物体的重力势能的大小与哪些因素有关 B. 物体的重力势能的大小与物体的质量有什么关系 C. 物体的重力势能的大小与物体的高度有什么关系 D. 重锤的重力势能的大小与物体的高度有什么关系 2. 高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中 A. 动能一直增大，机械能守恒 B. 动能先增大后不变，机械能守恒 C. 动能先增大后不变，机械能一直减小 D. 动能先减小后不变，机械能一直减小 3. 2022年冬奥会期间，延庆赛区进行了高山滑雪、雪车、雪橇3个大项的比赛。如图是滑雪运动员从山上滑下的情景。下列有关说法中正确的是（　　） A. 雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力是一对相互作用力 B. 运动员弓着腰，是通过降低重心来增大惯性，使速度增大 C. 运动员下滑过程中重力势能减小，动能增大，机械能不变 D. 运动员下滑过程中，若一切外力都消失，他将立即停止运动 4. 踢毽子是一项有益的体育活动。当键子某次被踢出后，竖直上升经过某位置时，毽子的动能和重力势能分别为Ek1和EP1。下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为Ek2和EP2，则（　　） A. Ek1＞Ek2 B. Ek1＜Ek2 C. EP1＜EP2 D. EP1＞EP2 5. 2022年卡塔尔世界杯足球赛已圆满落幕，如图是某次比赛中足球落地后又弹起的示意图，图中B为第一次弹起的最高点，不计空气阻力。分析可知，足球（　　） A. 在B点时受力平衡 B. 在B点时，若所受力全部消失，将静止不动 C. 在A、C两点动能可能相等 D. 在整个运动过程中，足球的机械能守恒 6. 如图所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置，其中两个质量不同的钢球质量M＞m，斜面不同高度H＞h，则下列判断正确的是（　　） A. 实验中探究的是木块的动能与哪些因素有关 B. 甲、乙两图对比，是探究动能大小与起始高度之间的关系 C. 乙、丙两图中，丙图中的M运动到水平面时的速度较快 D. 甲、乙两图，可以研究“超速”带来的危害 7. 如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是( )。 A. 小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能； B. 小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变； C. 小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功； D. 小球通过M、N两点时的速度大小相等 8. 如图，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO＝OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是(   ) A. 小球的动能不断增加 B. 弹簧的弹性势能不断减少 C. 小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等 D. 在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变 9. 2017年4月20日19点41分在文昌航天发射场，长征七号重型运载火箭搭载天舟一号货运飞船发射升空。该型号火箭以液氧煤油为燃料，在火箭加速上升过程中（ ）。 A. 液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的机械能； B. 液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的动能； C. 天舟一号的动能和重力时能都增大； D. 天舟一号的动能转化为重力势能 10. 在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正确的是(　　) A. 罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能 B. 罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化 C. 因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面 D. 如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去 11. 如图所示，小球从斜面上由静止滚下，最后停在粗糙水平面上的B点处。小球滚下过程中______能转化为动能。从A点到B点的运动过程中，小球的速度______(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是小球受到粗糙水平面对它的______力。 12. 蹦极是一种勇敢者的游戏。如图中a点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，c 点是游戏者系着弹性绳跳下去后所能到达的最低点。当游戏者从高台向a点下落的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为___________能，游戏者从a点到c点的过程中，弹性绳具有的___________能逐渐增加；到达c点时游戏者___________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态。 12 13 13. 在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气对球的阻力，则实心球从离开手后能继续上升，是因为球________，到达最高点的过程中，球受_______个力的作用，球的机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能_______（选填“大于”或“等于”）零。 14. 如图所示，将滚摆固定到A位置后由静止释放，下落到最低位置B后，滚摆再次上升，但上升高度低于A位置。请你从上述情景中提出一个物理问题，要求利用能量的转化进行解释。不要与示例重复。 【示例】问题：滚摆从A位置下落到B位置的过程中，能量如何转化？ 解释：重力势能转化为动能和内能。 问题：　 　？ 解释：　 　。 15. 在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示。 （1）该实验所研究的对象是 　 　（填“木块”“小球”或“斜面”）。 （2）实验中让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度由静止释放的目的是使两个小球到达水平面时，具有相同的 　 　。 （3）该实验是通过观察 　 　（填“s”或“h”）的大小来反映小球的动能大小的。若水平面是光滑的， 　（填“能”或“不能”）达到探究目的。 （4）某同学换用图乙装置进行实验，若用a、b两个质量不同的小球（ma＞mb）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，则同一位置的同一木块受到撞击后相应移动的距离sa′　 　sb′（填“＞”“＜’或“＝”）。 （5）做完上述实验后，小明又在水平地面上铺一张纸，将两个体积和弹性相同、质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑，让它们从相同高度由静止下落，在纸上留下黑色圆斑如图丙所示。分析图中两个圆斑大小，可推断：mA　 　mB（填“＞”“＜”或“＝”）。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量 　 　（填“不变”‘减小”或“增大”）。 1. 运动员在射箭比赛时总把弓拉得很弯，其主要目的是（　　） A. 增大箭的重力势能 B. 使箭能沿直线运动 C. 增大箭的弹性势能 D. 增大弓的弹性势能 2. 如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（　）。 A. 重力势能减小，动能增大； B. 重力势能减小，机械能减小； C. 动能不变，机械能不变； D. 重力势能不变，机械能减小 3. 如图是小明在体育考试中测试“引体向上”时的示意图，关于“引体向上”，下列说法中正确的是(　　) A. 身体悬挂不动时，机械能为零 B. 身体上升时，重力做功，势能减少 C. 身体下降时，重力做功，势能增加 D. 身体上升时，克服重力做功，势能增加 4. 张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是( )。 A. 弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大； B. 弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大； C. 下降到最低点的过程中人的机械能守恒； D. 下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大 5. 将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是(　　) A. 皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等 B. 皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零 C. 皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D. 若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆 6. 如图所示，将一木块放在弹簧上，用手压木块，弹簧被压缩。松开手，木块竖直向上飞起直到最高点。下列说法正确的是( ) A. 手压木块时，手对木块的压力与弹簧对木块的支持力是一对平衡力 B. 木块到达最高点时，木块处于平衡状态 C. 木块在没有离开弹簧前，所受弹力方向竖直向上 D. 弹簧恢复原状过程中，弹性势能变大 7. 图甲是“探究阻力对物体运动的影响”的实验，图乙“探究动能大小与质量的关系”的实验，下列说法错误的是（　　） A. 甲实验中小车滑行的距离不同，但小车刚开始下滑时具有的机械能相等 B. 乙实验中小球的质量应该不同，但小球到达水平面时初始速度需要相同 C. 两实验中的小车和小球到达水平面能继续运动是因为它们都具有惯性 D. 两实验中斜面都可以用弹簧替代，实验时都需要将弹簧压缩相同长度 8. 如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（　　） A. 该实验探究的是物体动能大小与高度的关系 B. 该实验探究的是物体动能大小与质量的关系 C. 该实验中，物体的动能是指木块B的动能 D. 该实验结论可以解释为什么对机动车限速 9. 无动力翼装飞行被称为“惊险、刺激、与死亡交锋”的最危险极限运动。起跳后向前下方加速俯冲3、4秒之后，翼装飞行服充满气产生升力，进入飞行状态，在空中飞行姿态像一只鹰，可以做出一些速度、转弯和仰角提升飞行高度的调整。当达到安全高度时，打开降落伞就可以安全降落。关于其中能量的说法正确的是(　　) A. 加速俯冲阶段，重力势能减小，动能增大，机械能增大 B. 仰角提升阶段，重力势能增大，动能增大，机械能增大 C. 打开降落伞减速下降阶段，重力势能减小，动能增大 D. 打开降落伞匀速下降阶段，重力势能减小，动能不变 10. 如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（　　） A. 弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小 B. 小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小 C. 小物块从b向a运动的过程中，动能增加 D. 小物块在整个运动过程中，机械能守恒 11. 小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是(　　) A. 通过最低点时的动能为零 B. 下降过程中的动能不变 C. 到达最高点的重力势能最大 D. 上升过程中的重力势能减小 12. 跳伞运动员从高空跳下后沿直线向下做加速运动降落伞打开后开始减速，落地前运动员的速度已减至安全值且保持不变，若把运动员和降落伞作为一个整体进行研究，则(　　) A. 加速运动时动能转化为重力势能 B. 减速运动时所受的阻力大于重力 C. 匀速直线运动时机械能保持不变 D. 整个过程中所受的阻力保持不变 13. 在“探究纸锥下落的快慢”的活动中，将纸锥从高处释放。若纸锥竖直下落时，受到的空气阻力随下落速度的増大而增大，则纸锥在空中竖直下落过程中，下列情形可能的是( ) A. 速度先增大后不变 B. 速度先增大后减小 C. 动能转化为重力势能 D. 机械能先増大后减小 14. 在水平地面上铺一张纸将两个弹性相同。质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑，让它们从相同高度由静止下落，在纸上留下黑色圆斑如图所示，分析图中两个圆斑大小，可推断mA______mB(选填“大于”、“小于”或“等于”)。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量______(选填“不变”、“减少”或“增大”)。 15. 某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，　 　能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于　 　会继续向前运动造成伤害。 16. 如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 （1）“十次车祸九次快”是在警醒驾驶员驾驶车辆时不要超速，为了研究超速带来的危害，应该选用甲、乙、丙中的 　 　两次实验进行比较； （2）如果水平面光滑，则 　 　（选填“能”或“不能”）完成本实验； （3）探究“动能大小与速度的关系”时，小明拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较小球在毛巾面上开始滚动到静止的距离，也得出了“质量一定时，速度越大动能越大”的结论，你认为他的方案是否合理并给出理由：　 　。 17. 王瑞同学在体育活动中，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四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验数据如表： 实验序号 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.18 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 （1）本实验中，采用的研究问题的方法是 　 　和 　 　。 （2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过 　 　来反映的。 （3）为验证猜想二，应比较 　 　（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相等时，　 ] 　。 （4）比较③④，得到的结论是 　 　。 （5）经进一步实验和分析，王瑞同学大胆给出重力势能（Ep）的表达式“Ep＝mgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，王瑞同学高兴不已。回到教室后，他根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的动能，其中B球的动能为 　 　J。（忽略空气阻力，g取10N/kg） 18. 几个同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的。于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想∶(1)可能与秋千的摆长l有关； (2)可能与人和秋千坐垫的总质量有关；(3)可能与秋千摆幅(摆动时人离开中心点B的最大距离)有关。于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表。 实验序号 摆长1/m 摆球质量/g 摆幅/m 摆球往返摆动一次的时间/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1.0 20 0.08 2.0 3 1.0 30 0.05 2.0 4 1.0 30 0.08 2.0 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题∶ (1)实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟___________(选填 “摆长”“摆球质量”或“摆幅”的关系； (2)从本次实验可以得到的结论是∶摆往返摆动一次的时间由___________决定； (3)本实验用到的科学研究方法是___________； (4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调___________(选填“长”或“短”)。 学科网（北京）股份有限公司 $$