12.1动能 势能 机械能（知识解读）-2024-2025学年九年级物理上册同步知识解读与专题训练（苏科版）

12.1动能 势能 机械能（知识解读）（原卷版） •知识点1 动能 势能 机械能的概念 •知识点2 动能和势能的大小变化 •知识点3 动能和势能的转化与守恒 •知识点4 探究影响物体动能大小的因素 •知识点5 探究影响物体势能大小的因素 •作业 巩固训练 知识点1 动能 势能 机械能的概念 1、动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；单位：焦耳（J）。 2、势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 （1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。 （2）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；单位：焦耳（J）。 3、机械能：动能和势能之和称为机械能。 （1）动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。 （2）机械能大小：动能和势能的总和。 【典例1-1】机械能： 、 和 统称为机械能。 【变式1-1】如图是天龙二号遥一运载火箭成功首飞的情景。火箭加速升空时尾部向下喷出强大的气流，说明物体间力的作用是 的，机械能 （增大/不变/减少）。 知识点2 动能和势能的大小变化 1、影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 2、影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 3、影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 【典例2-1】如图所示是神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体于2024年4月25日20时58分57秒在酒泉发射中心点火发射，飞船在加速升空过程中，下列说法正确的是（　　） A．飞船在升空过程中只受重力的作用 B．动能增加，重力势能增加，机械能增加 C．动能增加，重力势能减少，机械能不变 D．飞船升空时机械能守恒 【典例2-2】为减少扬尘对空气质量的影响，各地进行洒水作业。洒水车沿水平道路匀速直线行驶，在酒水过程中，酒水车受到地面的摩擦力将 ，整车的动能将 ；水箱中水对箱底的压强将 。（均选填“变大”，“变小”或“不变”） 【变式2-1】如图是高速公路的避险车道，斜向上的路面铺有碎石。若司机发现刹车失灵，可以把车驶入避险车道自救，当车驶入避险车道时（　　） A．惯性增大 B．动能增大 C．机械能减小 D．重力势能减小 【变式2-2】2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在文昌发射升空，开启世界首次月球背面返回之旅，在升空过程中嫦娥六号探测器相对于长征五号是 （选填“运动”或“静止”）的。火箭在加速升空的过程中，动能 ，机械能 。（均选填“增大”、“减小”或“不变”） 知识点3 动能和势能的转化与守恒 1、动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。 2、动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。 3、机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。  能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。 ※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。 【典例3-1】如图所示，轻质弹簧左端固定，它自由伸长时，右端恰好位于 O 点，将弹簧右端固定在物体上并压缩到 A 点静止释放，物体沿水平面运动，经过 O 点，到达 B 点，然后往回运动到 C 点静止。其中 AO>BO，则在上述运动过程中（　　） A．物体在 A 点时，弹簧弹性势能最大 B．物体在 O 点时，弹簧对物体弹力的方向向右 C．物体在 B 点时，弹簧产生的弹力最大 D．物体在 C 点静止时，受到弹簧的弹力为零 【典例3-2】如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，D为球与水平地面的接触点，C、F两处等高，小球从A到B的过程中重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），从B向D下落过程中 能增大，整个过程中机械能 （选填“一定”或“不”）守恒。 【变式3-1】如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间，若一游客从平台上由静止开始下落。从开始下落至第一次到达最低点的过程中，游客的（　　） A．动能一直增大 B．重力势能一直减小 C．机械能保持不变 D．机械能一直增大 【变式3-2】人造地球卫星在大气层外环绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。卫星从远地点向近地点运动时 能转化为 能。 知识点4 探究影响物体动能大小的因素 1、提出问题：动能的大小与哪些因素有关？ 2、猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量有关，还可能与物体的运动速度有关。 3、实验器材：斜面、钢球、木块。 4、实验步骤： （1）让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 （2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 5、实验现象： （1）同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远。 （2）质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 6、得出结论： （1）物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 （2）物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 7、归纳总结：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。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，它的动能也越大。 【典例4-1】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）小球滚下斜面的过程中，它的 能转化为动能，其动能大小是通过 （选填“木块”或“小球”）移动的距离来反映的； （2）分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是： 相同的物体， 越大，动能越大； （3）如果水平面光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； （4）小球在撞击木块后没有立即停下来，是因为小球具有 。 【变式4-1】某实验小组进行“探究影响动能大小的因素”实验。 （1）实验小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们由“十次车祸九次快”猜想：物体动能的大小可能跟 有关；由“安全驾驶莫超载”猜想：物体动能的大小可能跟 有关； （2）实验小组做了如图甲、乙、丙所示的实验，让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下，钢球撞击水平木板上的木块，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。分析 两图的实验现象，可以初步得到的结论是：在物体速度相同时，质量越大，动能越大； （3）用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因； （4）若在进行甲、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用的方法是 （选填下列选项序号）。 A．换用质量更小的钢球 B．给水平木板铺上毛巾 C．适当降低钢球的高度 D．换用一个较重的木块 【变式4-2】小明认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他进行了如下探究： （1）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关； （2）小明做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的小木块，将小木块撞出一段距离； ①实验通过观察 来比较小球动能的大小，这种研究问题的方法是 ； ②分析比较题甲、丙两组实验可得：物体质量相同时，速度越大，动能越 （选填“大”或“小”）； ③为了探究动能的大小与质量的关系，将质量不同的小球，使它们从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动小木块做功； （3）小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验，让同一金属球从同一斜面的同一高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布以及玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，金属球在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功 （选填“相等”或“不相等”）。 知识点5 探究影响物体势能大小的因素 1、物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。例如：被举高的重锤，空中的飞机，阳台上的花盆等都具有重力势能。 重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度；当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小．物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。 2、物体由于发生形变而具有的能量叫做弹性势能；物体在外力作用下，它的形变会发生变化，称为形变；如果将对物体施加的外力撤消，物体的形变能够完全消失，恢复原状，这种形变称为弹性形变；发生弹性形变的物体有恢复原来形状的能力，具有做功的本领，因此具有能，这种能称为弹性势能。 弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小，当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。 【典例5-1】小刚在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 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所在高度有关。 为了验证上述猜想，他们利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。如图所示，把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。如图为实验过程中的有关情景。 （1）实验探究的是 （选填“重物”或“小桌”）的重力势能； （2）实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小； （3）观察甲和乙两组实验，可以验证猜想，得出结论：当物体 时，物体所处高度越大，重力势能越大； （4）通过比较 （选填“甲和乙”、“乙和丙”或“甲和丙”）两图，可得出的结论是：物体所处高度相同时，物体 ，重力势能越大。 【变式5-1】如图所示，为“探究影响重力势能大小的因素”，实验小组同学准备了甲、乙两个体积相同、质量不同的小球，让小球从不同高度下落到沙盘中； （1）实验中通过观察比较 来比较重力势能的大小； （2）通过实验A、B，实验小组的同学们发现 是影响重力势能大小的因素； （3）通过实验B、C，可得结论： ； （4）实验小组的同学们又进一步学习了解到“在物体自由下落（即物体仅在重力作用下竖直向下运动）过程中，重力势能减少的数量等于重力所做的功”。因此实验小组开展了研究重力势能减少的实验，如图所示，让一物体从a点自由下落（空气阻力不计），实验数据记录如下： 物体质量m/kg 2 2 2 2 下落高度h/m 0.3 0.8 1.5 2 重力所做功WG/J 6 16 30 40 分析数据可知，该物体自由下落过程中，从a点到b点重力势能减少 J。进一步拓展思考，若实验中物体质量为5kg，其在自由下落过程中，从b点到d点的重力势能减少 J。 【变式5-2】小强所在的实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m的两个钢球、木块B和斜面等，实验过程如图所示： （1）实验时钢球从斜面上某一高处由静止释放，通过比较 来反映钢球的动能大小； （2）比较甲、乙两图，可初步得出结论：动能的大小与物体的 有关； （3）如图丁在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。若A、B两铁块质量相同，则两铁块下落高度关系hA hB；若B、C两铁块下落的高度相同，则两铁块质量的关系mB mC（以上两空均选填“大于”“等于”或“小于”）。 一、单选题 1．下列哪种情况中机械能总量不变（    ） A．汽车匀速升上斜坡 B．汽车在水平公路上加速 C．跳伞运动员匀速下落 D．物体在光滑斜面上加速下滑 2．在训练排球时，小苏把排球竖直向上垫起，排球先上升再下降的过程中动能随时间t变化的图像最接近的是 （　　） A． B． C． D． 3．小雨同学在操场上将一篮球向前上方抛出，篮球的运动轨迹如图所示。图中a、c两点处在同一水平线上，下列判断中正确的是（    ） A．篮球在b点时的动能最大 B．篮球从b到d，机械能逐渐减小到零 C．篮球在a点的动能大于在c点的动能 D．篮球由c到d时，动能一直减小；从d到e时，重力势能一直增加 4．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 5．在水平地面上铺一张白纸，将一皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．形成圆斑a时，皮球是从更高处下落的 B．形成圆斑b时，皮球接触纸面后的形变程度更小 C．皮球在空中下落过程中，动能转化为重力势能 D．皮球落地发生形变过程中，动能转化为弹性势能 6．2024年世界泳联跳水世界杯混合团体跳水决赛中，由杨昊、陈芋汐、王宗源、陈艺文组成的中国队以506.35分的成绩轻松夺冠。如图所示，运动员站在跳板上，下列说法正确的是（　　） A．运动员对跳板的压力是跳板发生弹性形变产生的 B．运动员离开跳板上升到最高点时，速度为零 C．运动员离开跳板上升到最高点时，处于平衡状态 D．运动员下落的过程中，未跳入水中前机械能守恒 7．如图所示是小强同学在体育中考“原地投掷实心球”项目测试中球出手时的飞行方向．球从飞出到落地的过程中，机械能的变化情况是（空气阻力忽略不计）（　　） A．球的机械能保持不变 B．球出手时势能最大 C．球落地时机械能最大 D．球出手时动能最大 8．“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”，经B点时速度最大，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．人从B到C的过程中，重力势能增加，动能减少 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 D．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少 9．如图所示是国产99A主战坦克在军事演习中的场景，下列相关分析正确的是（　　） A．射出的炮弹能在空中飞行，是由于受到惯性的作用 B．坦克在山坡上静止时处于平衡状态 C．坦克宽大的履带是为了减小对地面的压力 D．坦克在匀速爬坡的过程中，动能转化为重力势能 10．2023年5月11日，长征七号运载火箭成功将天舟六号货运飞船送入预定轨道，随后天舟六号货运飞船采取自主快速交会对接模式对接于空间站天和核心舱后向端口，对接后一起沿椭圆轨道绕地球运行（如图），下列有关说法正确的是（　　） A．长征七号运载火箭加速升空过程中，机械能不变 B．天舟六号货运飞船沿椭圆轨道运行过程中运动状态保持不变 C．天舟六号货运飞船沿椭圆轨道运行过程中受到惯性的作用 D．天舟六号货运飞船由近地点向远地点运动时，它的势能将增大 11．将扁平的石子向水面快速抛出，在满足一定条件的情况下，石子会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。下图中虚线是某次打水漂过程中石子在水面上的运动轨迹。下列说法正确的是（　　） A．抛石子时，手对石子做了功，石子的动能增大 B．据图可知，石子在水面上从右向左运动 C．据图可知，石子受到的重力逐渐减小 D．据图可知，石子最终将漂浮在水面上 12．如图所示，小球从圆弧形槽的A点由静止释放，沿圆弧形槽运动至另一侧的最高点C点，最终停在B点，在此过程中不考虑空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．小球在C点时只受到重力作用 B．小球每次经过B点时的速度都不同 C．小球最终处于B点时受到静摩擦力 D．若圆弧形槽绝对光滑，小球会做匀速直线运动 二、填空题 13．如图所示为一座高山的等高线图，一名登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的高度 ，重力势能 ，动能 （以上三空均选填“增加”、“减少”或“不变”）；若该运动员和随身携带的装备总质量为80千克，则从A点到达B点时，运动员已克服重力做功 焦。 14．乒乓球是深受同学们喜爱的一项体育运动。如图所示，一位八年级学生挥拍将球击出的情景。乒乓球由于具有 ，击球后在空中依然向前飞行。球在空中飞行过程中，乒乓球具有 能和 能，人对球 （选填“做功”或“不做功”）。 15．如图所示是用来探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验装置。在实验中，所探究“物体的动能”是指 （选填“小球A”或“木块B”）的动能；判断它的动能大小用到的实验方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。 16．我国航天事业取得了举世瞩目的成就：“玉兔二号”月球车成功登陆月球背面。已知月球对物体的引力为地球对物体引力的，则质量约为138kg的“玉兔二号”在月球上受到的重力约为 N，方向是 ，施力物体是 。在月球上也不能进行‘高空抛物’，是因为高空中静止的物体具有 势能。 17．如图所示是玻璃水滑道，在景区中是一种备受欢迎的水上娱乐项目。当游客坐在船上，船会顺着水滑道从高处滑下，速度越来越快，此时游客的重力势能转化为 能。 18．请将如图所示情境运用的主要物理知识填写在下面的横线上。    （1）向下吹气，乒乓球不掉落—— ； （2）墨水被吸进钢笔—— ； （3）古代人利用坠石狩猎—— ； 三、实验题 19．如图A、B、C所示，小王同学在做“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，分别将甲、乙、丙三小球从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，三个球的质量，高度，小球分别推动同一木盒运动一段距离后静止，木盒移动的距离。 ①从图中可以看出 小球的动能最大（选填“甲”或“乙”或“丙”），理由是 ； ②实验中采用甲、丙三小球从同一斜面的相同高度由静止自由滚下，使得甲球与丙球到达斜面底部时获得 ； ③分析比较A和B两图，可以得到的初步结论是 ； ④分析比较A和C两图，是探究动能与 的关系； ⑤若本实验中的水平面绝对光滑 （选填“能”或“不能”）得出上述实验结论，原因是： 。 20．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，小明采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示。（） （1）分析实验 （选填序号），正在研究当物体 相同时，重力势能与高度是否有关； （2）分析实验（a）与（b）与（c）及观察到的现象，可归纳得出初步结论是：当物体的 相同时， 越大，重力势能越大。 21．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。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.1动能 势能 机械能（知识解读）（解析版） •知识点1 动能 势能 机械能的概念 •知识点2 动能和势能的大小变化 •知识点3 动能和势能的转化与守恒 •知识点4 探究影响物体动能大小的因素 •知识点5 探究影响物体势能大小的因素 •作业 巩固训练 知识点1 动能 势能 机械能的概念 1、动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；单位：焦耳（J）。 2、势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 （1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。 （2）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；单位：焦耳（J）。 3、机械能：动能和势能之和称为机械能。 （1）动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。 （2）机械能大小：动能和势能的总和。 【典例1-1】机械能： 、 和 统称为机械能。 【答案】 动能 重力势能 弹性势能 【详解】动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，机械能是不同于内能的另一种形式的能。 【变式1-1】如图是天龙二号遥一运载火箭成功首飞的情景。火箭加速升空时尾部向下喷出强大的气流，说明物体间力的作用是 的，机械能 （增大/不变/减少）。 【答案】 相互 增大 【详解】[1]火箭对喷出的气体有向下的力，同时气体对火箭产生了向上巨大的推力而加速升空，这说明力的作用是相互的。 [2]火箭向上加速飞行，质量不变，速度变大，高度变大，动能和重力势能都变大，而机械能是动能和势能的总和，所以机械能变大。 知识点2 动能和势能的大小变化 1、影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 2、影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 3、影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 【典例2-1】如图所示是神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体于2024年4月25日20时58分57秒在酒泉发射中心点火发射，飞船在加速升空过程中，下列说法正确的是（　　） A．飞船在升空过程中只受重力的作用 B．动能增加，重力势能增加，机械能增加 C．动能增加，重力势能减少，机械能不变 D．飞船升空时机械能守恒 【答案】B 【详解】A．飞船在升空过程中受重力、推力、空气阻力作用，故A错误；     BCD．质量不变，速度变大，高度升高，动能增加，重力势能增加，机械能为动能与重力势能之和，机械能增加，故B正确，CD错误。 故选B。 【典例2-2】为减少扬尘对空气质量的影响，各地进行洒水作业。洒水车沿水平道路匀速直线行驶，在酒水过程中，酒水车受到地面的摩擦力将 ，整车的动能将 ；水箱中水对箱底的压强将 。（均选填“变大”，“变小”或“不变”） 【答案】 变小 变小 变小 【详解】[1]洒水车沿水平道路匀速直线行驶，在酒水过程中，车内的水减小，车对地面的压力变小，接触面粗糙程度不变，酒水车受到地面的摩擦力将变小。 [2]整车的质量变小，速度不变，所以，整车的动能变小。 [3]车内的水减小，水的深度变小，水的密度不变，水箱中水对箱底的压强将变小。 【变式2-1】如图是高速公路的避险车道，斜向上的路面铺有碎石。若司机发现刹车失灵，可以把车驶入避险车道自救，当车驶入避险车道时（　　） A．惯性增大 B．动能增大 C．机械能减小 D．重力势能减小 【答案】C 【详解】A．惯性大小只与质量有关，当车驶入避险车道时质量不变，惯性大小不变，故A不符合题意； B．当车驶入避险车道时，质量不变，速度减小，动能减小，故B不符合题意； C．当车驶入避险车道时，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能减小，故C符合题意； D．当车驶入避险车道时，质量不变，高度增大，重力势能增大，故D不符合题意。 故选C。 【变式2-2】2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在文昌发射升空，开启世界首次月球背面返回之旅，在升空过程中嫦娥六号探测器相对于长征五号是 （选填“运动”或“静止”）的。火箭在加速升空的过程中，动能 ，机械能 。（均选填“增大”、“减小”或“不变”） 【答案】 静止 增大 增大 【详解】[1]在升空过程中，嫦娥六号探测器相对于长征五号遥八运载火箭位置没有发生变化，因此嫦娥六号探测器相对于长征五号是静止的。 [2][3]火箭在加速上升过程中，其质量不变，高度变大，故重力势能变大；同时其质量不变，速度变大，即其动能变大，所以其机械能变大。 知识点3 动能和势能的转化与守恒 1、动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。 2、动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。 3、机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。  能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。 ※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。 【典例3-1】如图所示，轻质弹簧左端固定，它自由伸长时，右端恰好位于 O 点，将弹簧右端固定在物体上并压缩到 A 点静止释放，物体沿水平面运动，经过 O 点，到达 B 点，然后往回运动到 C 点静止。其中 AO>BO，则在上述运动过程中（　　） A．物体在 A 点时，弹簧弹性势能最大 B．物体在 O 点时，弹簧对物体弹力的方向向右 C．物体在 B 点时，弹簧产生的弹力最大 D．物体在 C 点静止时，受到弹簧的弹力为零 【答案】A 【详解】AC．物体在 A 点时，弹簧的形变量最大，弹性势能最大，故A符合题意，C不符合题意； B．物体在 O 点时，弹簧没有发生形变，对物体没有弹力作用，故B不符合题意； D．物体在 C 点静止时，弹簧处于伸长状态，弹簧有形变量，物体受到弹簧的弹力大于零，故D不符合题意。 故选A。 【典例3-2】如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，D为球与水平地面的接触点，C、F两处等高，小球从A到B的过程中重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），从B向D下落过程中 能增大，整个过程中机械能 （选填“一定”或“不”）守恒。 【答案】 不变 动 不 【详解】[1]小球从A到B的过程中，质量不变，高度不变，重力势能不变。 [2]从B向D下落过程中，重力势能转化为动能，动能增大。 [3]整个过程中小球由于有空气阻力、与地面碰撞，跳起的高度越来越低，机械能不守恒。 【变式3-1】如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间，若一游客从平台上由静止开始下落。从开始下落至第一次到达最低点的过程中，游客的（　　） A．动能一直增大 B．重力势能一直减小 C．机械能保持不变 D．机械能一直增大 【答案】B 【详解】游客从开始下落至第一次到达最低点的过程中，起始阶段：蹦极者从起始点跳下，此时弹性绳处于松弛状态，在重力作用下下落。将重力势能逐渐转化为动能，重力势能越来越小，动能越来越大；绳子拉伸阶段：当下降到一定高度后，绳子开始被拉长，蹦极者继续受到向下的重力，同时绳子也产生向上的弹力。此时，一部分重力势能继续转化为动能，另一部分则转化为弹性绳的弹性势能；受力平衡阶段：在某一时刻，蹦极者受到的重力和绳子的弹力达到平衡，此时速度达到最大，动能最大；减速下降阶段：随着绳子的继续拉伸，弹力逐渐大于重力，蹦极者开始做减速运动，此过程中，动能和重力势能继续转化为绳子的弹性势能，直到下降到最低点，此时动能和重力势能最小，弹性势能最大。综上可知，游客的动能先增大后减小，重力势能一直减小。下落过程中要克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，则机械能一直减小。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式3-2】人造地球卫星在大气层外环绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。卫星从远地点向近地点运动时 能转化为 能。 【答案】 守恒 重力势 动 【详解】[1]卫星在大气层外运行时，不受空气阻力，动能和势能相互转化，机械能守恒。 [2][3]卫星从远地点向近地点运动时，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。 知识点4 探究影响物体动能大小的因素 1、提出问题：动能的大小与哪些因素有关？ 2、猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量有关，还可能与物体的运动速度有关。 3、实验器材：斜面、钢球、木块。 4、实验步骤： （1）让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 （2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 5、实验现象： （1）同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远。 （2）质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 6、得出结论： （1）物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 （2）物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 7、归纳总结：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。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，它的动能也越大。 【典例4-1】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）小球滚下斜面的过程中，它的 能转化为动能，其动能大小是通过 （选填“木块”或“小球”）移动的距离来反映的； （2）分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是： 相同的物体， 越大，动能越大； （3）如果水平面光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； （4）小球在撞击木块后没有立即停下来，是因为小球具有 。 【答案】 重力势 木块 质量 速度 不能 惯性 【详解】（1）[1][2]小球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程；实验中小球的动能大小是通过木块移动的距离来反映的，木块移动的距离越远，小球的动能越大。 （2）[3][4]分析甲、乙两图可知，小球的质量不变，滚下的高度不同，高度越高，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，可以得到质量相同的温度，速度越大，动能越大。 （3）[5]如果水平面光滑，木块做匀速直线运动，所以不能完成实验。 （4）[6]小球在撞击木块后没有立即停下来，由于小球具有惯性，保持原来的运动状态继续向前运动。 【变式4-1】某实验小组进行“探究影响动能大小的因素”实验。 （1）实验小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们由“十次车祸九次快”猜想：物体动能的大小可能跟 有关；由“安全驾驶莫超载”猜想：物体动能的大小可能跟 有关； （2）实验小组做了如图甲、乙、丙所示的实验，让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下，钢球撞击水平木板上的木块，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。分析 两图的实验现象，可以初步得到的结论是：在物体速度相同时，质量越大，动能越大； （3）用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因； （4）若在进行甲、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用的方法是 （选填下列选项序号）。 A．换用质量更小的钢球 B．给水平木板铺上毛巾 C．适当降低钢球的高度 D．换用一个较重的木块 【答案】 速度 质量 甲、乙 超速 C 【详解】（1）[1][2]“十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关，“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关。 （2）[3]分析甲、乙图知小球的质量不相同，下落的高度相同，则到达水平面时的速度相同，推动木块移动的距离越远，故可以得出：在速度相同时，质量越大，动能越大。 （3）[4]分析甲、丙图知小球的质量相同，下落的高度不同，下落的高度越高，到达水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，故可以得出：在质量相同时，速度越大，动能越大。因此可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。 （4）[5]A．在进行甲、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，如果换用质量更小的钢球，则没有控制质量相同，故A不符合题意； B．给水平木板铺上毛巾，不能与甲控制相同的接触面，故B不符合题意； C．适当降低钢球的高度，小球的动能减小，撞击木块前进的距离变小，就不会掉落了，故C符合题意； D．换用一个较重的硬木块，不能与甲控制相同的质量，无法利用木块被撞击后滑动距离来比较动能的大小，故D不符合题意。 故选C。 【变式4-2】小明认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他进行了如下探究： （1）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关； （2）小明做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的小木块，将小木块撞出一段距离； ①实验通过观察 来比较小球动能的大小，这种研究问题的方法是 ； ②分析比较题甲、丙两组实验可得：物体质量相同时，速度越大，动能越 （选填“大”或“小”）； ③为了探究动能的大小与质量的关系，将质量不同的小球，使它们从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动小木块做功； （3）小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验，让同一金属球从同一斜面的同一高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布以及玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，金属球在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功 （选填“相等”或“不相等”）。 【答案】 小木块被推动的距离 转换法 大 相同 相等 【详解】（2）①[1][2]实验通过观察木块移动的距离来比较小球动能的大小，木块移动的距离越大，说明小球的动能越大，这种研究问题的方法是转换法。 ②[3]分析比较题甲、丙两组实验可得，小球的质量相同，甲图中小球到达水平面的速度较大，木块移动的距离较大，动能较大，可以得到物体质量相同时，速度越大，动能越大。 ③[4]为了探究动能的大小与质量的关系，小球的质量不同，到达水平面的速度不同，将质量不同的小球，使它们从斜面的相同高度由静止滚下，推动小木块做功。 （3）[5]小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验，让同一金属球从同一斜面的同一高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布以及玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，金属球在水平面运动的整个过程中，物体克服摩擦力做功的能量来自物体的动能，而动能一开始是相等的，最终物体停下来，动能为零，所以克服摩擦力做的功相等。 知识点5 探究影响物体势能大小的因素 1、物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。例如：被举高的重锤，空中的飞机，阳台上的花盆等都具有重力势能。 重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度；当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小．物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。 2、物体由于发生形变而具有的能量叫做弹性势能；物体在外力作用下，它的形变会发生变化，称为形变；如果将对物体施加的外力撤消，物体的形变能够完全消失，恢复原状，这种形变称为弹性形变；发生弹性形变的物体有恢复原来形状的能力，具有做功的本领，因此具有能，这种能称为弹性势能。 弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小，当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。 【典例5-1】小刚在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 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所在高度有关。 为了验证上述猜想，他们利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。如图所示，把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。如图为实验过程中的有关情景。 （1）实验探究的是 （选填“重物”或“小桌”）的重力势能； （2）实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小； （3）观察甲和乙两组实验，可以验证猜想，得出结论：当物体 时，物体所处高度越大，重力势能越大； （4）通过比较 （选填“甲和乙”、“乙和丙”或“甲和丙”）两图，可得出的结论是：物体所处高度相同时，物体 ，重力势能越大。 【答案】 重物 桌腿陷入沙子的深度 质量相同 乙和丙 质量越大 【详解】（1）[1]让重物从高处落下，探究重力势能的大小与哪些因素有关实验中，探究的是重物的重力势能。 （2）[2]实验中通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的，桌腿进入沙堆越深，说明物体做的功越多，它具有的重力势能越大，运用了转换法。 （3）[3]根据控制变量法的思想，研究重力势能与高度的关系要控制质量相同，比较甲、乙两图，物体的质量相同，乙图中物体的高度较大，桌腿进入沙子较深，说明它的重力势能较大，可以得出：物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大。 （4）[4][5]探究重力势能与质量的关系时，应保持物体的高度相同。乙和丙两图满足实验要求；丙图质量大，桌腿进入沙子较深，说明物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。 【变式5-1】如图所示，为“探究影响重力势能大小的因素”，实验小组同学准备了甲、乙两个体积相同、质量不同的小球，让小球从不同高度下落到沙盘中； （1）实验中通过观察比较 来比较重力势能的大小； （2）通过实验A、B，实验小组的同学们发现 是影响重力势能大小的因素； （3）通过实验B、C，可得结论： ； （4）实验小组的同学们又进一步学习了解到“在物体自由下落（即物体仅在重力作用下竖直向下运动）过程中，重力势能减少的数量等于重力所做的功”。因此实验小组开展了研究重力势能减少的实验，如图所示，让一物体从a点自由下落（空气阻力不计），实验数据记录如下： 物体质量m/kg 2 2 2 2 下落高度h/m 0.3 0.8 1.5 2 重力所做功WG/J 6 16 30 40 分析数据可知，该物体自由下落过程中，从a点到b点重力势能减少 J。进一步拓展思考，若实验中物体质量为5kg，其在自由下落过程中，从b点到d点的重力势能减少 J。 【答案】 小球在沙盘中下陷的深度 高度 在高度一定时，物体重力越大，其重力势能越大 6 60 【详解】（1）[1]本实验中应用转换法，小球的重力势能大小是通过小球陷入细沙的深度来反映的。 （2）[2]比较通过实验A、B，同一小球，下落高度不相同，B实验中球下落的高度大于A实验中的，发现B实验中球球陷入细沙的深度更大，说明B球的重力势能较大，由此可得出结论：当物体的质量一定时，下落高度越大，重力势能越大。 [3]通过实验B、C，下落高度和运动路径相同，甲、乙两个体积相同、质量不同的小球，发现m乙球陷入细沙的深度更大，说明m乙球的重力势能较大，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。 （4）[4]该物体自由下落过程中，从a点到b点重力势能减少 [5]若实验中物体质量为5kg，其在自由下落过程中，从b点到d点的重力势能减少 【变式5-2】小强所在的实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m的两个钢球、木块B和斜面等，实验过程如图所示： （1）实验时钢球从斜面上某一高处由静止释放，通过比较 来反映钢球的动能大小； （2）比较甲、乙两图，可初步得出结论：动能的大小与物体的 有关； （3）如图丁在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。若A、B两铁块质量相同，则两铁块下落高度关系hA hB；若B、C两铁块下落的高度相同，则两铁块质量的关系mB mC（以上两空均选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 木块被撞后移动的距离 速度 小于 大于 【详解】（1）[1]实验时钢球从斜面上某一高处由静止释放，撞击木块后，木块开始运动，可以通过比较木块被撞后运动的距离来反映钢球的动能大小。 （2）[2]根据控制变量法，比较甲、乙两图，钢球的质量相同，从斜面下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，钢球下落高度大的撞击木块后，木块移动的距离更大，因此可初步得出结论：动能的大小与物体的速度有关。 （3）[3]A、B两铁块质量相等，由图知，B使得木桩陷入沙坑的深度更大，说明A的重力势能小于B的重力势能，则A下落的高度小于B。 [4]B、C两铁块下落高度相同，由图知，B使得木桩陷入沙坑的深度更大，说明B的重力势能重力势能大于C的重力势能，则B的质量大于C的质量。 一、单选题 1．下列哪种情况中机械能总量不变（    ） A．汽车匀速升上斜坡 B．汽车在水平公路上加速 C．跳伞运动员匀速下落 D．物体在光滑斜面上加速下滑 【答案】D 【详解】A．汽车沿斜面向上匀速开动，其质量不变，速度不变，故动能不变；同时质量不变，高度增加，故重力势能增大，机械能总量变大，故A不符合题意； B．汽车在水平公路加速行驶，其质量不变，速度变大，动能变大；同时其高度不变，故重力势能不变，机械能总量变大，故B不符合题意； C．跳伞运动员匀速下落，其质量不变，速度不变，故动能不变；同时高度减小，故重力势能减小，所以机械能减小，故C不符合题意； D．物体在光滑斜面上加速下滑，只有重力做功，物体的重力势能减小，动能增加，物体增加的动能等于减小的重力势能，机械能不变，故D符合题意。 故选D。 2．在训练排球时，小苏把排球竖直向上垫起，排球先上升再下降的过程中动能随时间t变化的图像最接近的是 （　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】运动员竖直向上垫起排球，排球在上升过程中，质量不变，速度越来越小，动能越来越小，到达最高点时速度为0，动能为0；排球在下落过程中，质量不变，速度越来越大，动能越来越大，所以动能是先减小(能减小到0)，后增大。 故选A。 3．小雨同学在操场上将一篮球向前上方抛出，篮球的运动轨迹如图所示。图中a、c两点处在同一水平线上，下列判断中正确的是（    ） A．篮球在b点时的动能最大 B．篮球从b到d，机械能逐渐减小到零 C．篮球在a点的动能大于在c点的动能 D．篮球由c到d时，动能一直减小；从d到e时，重力势能一直增加 【答案】C 【详解】A．篮球在a点时速度最大，动能最大，故A错误； B．篮球从b到d，机械能逐渐减小，但是d点后，球仍能上升，说明球在d点机械能大于0，故B错误； C．篮球运动过程中，质量不变，不断克服阻力做功，机械能不断减小，则a点的机械能大于c点的机械能，ac两点的高度相同，重力势能相同，机械能等于动能与势能的总和，则篮球在a点的动能大于在c点的动能，故C正确； D．篮球由c到d时，质量不变，速度不断增大，动能一直增大；从d到e时，质量不变，，高度不断升高，重力势能一直增加，故D错误。 故选C。 4．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。 5．在水平地面上铺一张白纸，将一皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．形成圆斑a时，皮球是从更高处下落的 B．形成圆斑b时，皮球接触纸面后的形变程度更小 C．皮球在空中下落过程中，动能转化为重力势能 D．皮球落地发生形变过程中，动能转化为弹性势能 【答案】D 【详解】AB．球的动能越大，转化成的弹性势能越大，则小球的形变越大，在地面上形成的圆斑较大，故形成圆斑b时皮球接触地面后形变程度更大，即从更高处下落的，故AB错误； C．球在下落的过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故C错误； D．当球接触地面时，球会发生形变，球的动能转化为球的弹性势能，故D正确。 故选D。 6．2024年世界泳联跳水世界杯混合团体跳水决赛中，由杨昊、陈芋汐、王宗源、陈艺文组成的中国队以506.35分的成绩轻松夺冠。如图所示，运动员站在跳板上，下列说法正确的是（　　） A．运动员对跳板的压力是跳板发生弹性形变产生的 B．运动员离开跳板上升到最高点时，速度为零 C．运动员离开跳板上升到最高点时，处于平衡状态 D．运动员下落的过程中，未跳入水中前机械能守恒 【答案】B 【详解】A．运动员对跳板的压力是由于脚掌发生了弹性形变后要向下恢复原状而产生的弹力，故A错误； B．运动员离开跳板上升，速度减小，上升到最高点时，速度为零，故B正确； C．当运动员起跳达到最高点时，只受重力，受力不平衡，不是平衡状态，故C错误； D．运动员下落的过程中，未跳入水中前，需克服空气阻力做功，机械能不守恒，故D错误。 故选B。 7．如图所示是小强同学在体育中考“原地投掷实心球”项目测试中球出手时的飞行方向．球从飞出到落地的过程中，机械能的变化情况是（空气阻力忽略不计）（　　） A．球的机械能保持不变 B．球出手时势能最大 C．球落地时机械能最大 D．球出手时动能最大 【答案】A 【详解】在机械能的转化中，忽略空气的阻力，机械能是守恒的，即只在动能和势能间的转化。小强同学在体育学考“原地掷实心球”项目测试中球出手时铅球具有势能和动能，铅球上升时，速度减小，动能减小，高度变大，重力势能增大，动能转化为重力势能；铅球在下降时，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；铅球在最高点时的重力势能最大；铅球在最低点时动能最大；忽略空气的阻力，机械能是守恒的，即只在动能和势能间的转化，球的机械能保持不变，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．“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”，经B点时速度最大，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．人从B到C的过程中，重力势能增加，动能减少 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 D．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少 【答案】B 【详解】A．弹性绳在A点时弹性形变最大，弹性势能最大；在B点时的形变程度不是最大，弹性势能不是最大，故A错误； B．人从B到C的过程中，质量不变、高度增大，重力势能增大；质量不变、速度逐渐变小，动能变小，故B正确； C．从A到C的过程中，高度一直变大，质量不变，重力势能变大；速度先变大后变小，动能先变大后变小，故C错误； D．人从A到B的过程中，质量不变，速度逐渐变大，动能逐渐变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，故D错误。 故选B。 9．如图所示是国产99A主战坦克在军事演习中的场景，下列相关分析正确的是（　　） A．射出的炮弹能在空中飞行，是由于受到惯性的作用 B．坦克在山坡上静止时处于平衡状态 C．坦克宽大的履带是为了减小对地面的压力 D．坦克在匀速爬坡的过程中，动能转化为重力势能 【答案】B 【详解】A．射出的炮弹能在空中飞行，是利用了炮弹的惯性，不能说受到惯性的作用，故A错误； B．坦克在山坡上静止时处于平衡状态，静止状态是平衡状态，故B正确； C．坦克宽大的履带是为了增大受力面积，减小对地面的压强，故C错误； D．坦克在匀速爬坡的过程中，因为匀速，速度不变，动能不变，动能没有转化为重力势能，是内能转化为机械能，故D错误。 故选B。 10．2023年5月11日，长征七号运载火箭成功将天舟六号货运飞船送入预定轨道，随后天舟六号货运飞船采取自主快速交会对接模式对接于空间站天和核心舱后向端口，对接后一起沿椭圆轨道绕地球运行（如图），下列有关说法正确的是（　　） A．长征七号运载火箭加速升空过程中，机械能不变 B．天舟六号货运飞船沿椭圆轨道运行过程中运动状态保持不变 C．天舟六号货运飞船沿椭圆轨道运行过程中受到惯性的作用 D．天舟六号货运飞船由近地点向远地点运动时，它的势能将增大 【答案】D 【详解】A．长征七号运载火箭加速上升的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度增加，重力势能增大，机械能增大，故A错误； B．天舟六号货运飞船沿椭圆轨道运行过程中，运动方向改变，运动状态发生改变，故B错误； C．天舟六号货运飞船沿椭圆轨道运行过程中具有惯性，惯性是性质，不是力，不能说受到惯性作用，故C错误； D．天舟六号货运飞船由近地点向远地点运动时，质量不变，高度增大，重力势能增大，故D正确。 故选D。 11．将扁平的石子向水面快速抛出，在满足一定条件的情况下，石子会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。下图中虚线是某次打水漂过程中石子在水面上的运动轨迹。下列说法正确的是（　　） A．抛石子时，手对石子做了功，石子的动能增大 B．据图可知，石子在水面上从右向左运动 C．据图可知，石子受到的重力逐渐减小 D．据图可知，石子最终将漂浮在水面上 【答案】A 【详解】A．抛石子时，手对石子有力的作用，石子在力的方向通过一定的距离，手对石子做了功，石子速度增大，它的动能增大，故A正确； B．由于石子克服摩擦做功，受到在水面上的机械能会减小，水面的高度减小，石子在水面上从左向右运动，故B错误； C．石子的质量不变，重力不变，故C错误； D．石子的密度大于水的密度，石子最终会下沉到水的底部，故D错误。 故选A。 12．如图所示，小球从圆弧形槽的A点由静止释放，沿圆弧形槽运动至另一侧的最高点C点，最终停在B点，在此过程中不考虑空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．小球在C点时只受到重力作用 B．小球每次经过B点时的速度都不同 C．小球最终处于B点时受到静摩擦力 D．若圆弧形槽绝对光滑，小球会做匀速直线运动 【答案】B 【详解】A．小球在C点时高度小于A点，说明小球与圆弧形槽间存在摩擦力，所以小球在C点时受到重力、摩擦力以及支持力的作用，故A错误； B．小球在C点时高度小于A点，说明小球与圆弧形槽间存在摩擦力，即运动过程中，小球的机械能不守恒，所以小球每次经过B点时的速度都不同，故B正确； C．小球最终处于B点时与圆弧形槽间没有相对运动的趋势，所以没有受到静摩擦力，故C错误； D．若圆弧形槽绝对光滑，小球能到达的最高点与A点高度相同，小球在A点与最高点之间往返，即会沿着圆弧形槽做曲线运动，故D错误。 故选B。 二、填空题 13．如图所示为一座高山的等高线图，一名登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的高度 ，重力势能 ，动能 （以上三空均选填“增加”、“减少”或“不变”）；若该运动员和随身携带的装备总质量为80千克，则从A点到达B点时，运动员已克服重力做功 焦。 【答案】 增加 增加 不变 【详解】[1][2][3] 一名登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的高度增加，质量和速度不变，则重力势能增加，动能不变。 [4] 由图可知，A、B两点高度差为 则克服重力做功为 14．乒乓球是深受同学们喜爱的一项体育运动。如图所示，一位八年级学生挥拍将球击出的情景。乒乓球由于具有 ，击球后在空中依然向前飞行。球在空中飞行过程中，乒乓球具有 能和 能，人对球 （选填“做功”或“不做功”）。 【答案】 惯性 动 重力势 不做功 【详解】[1] 乒乓球由于具有惯性，要保持原来的运动状态不变，击球后在空中依然向前飞行。 [2][3] 球在空中飞行过程中，乒乓球具有一定的速度和高度，因而具有动能和重力势能。 [4] 球在空中飞行过程中，人对其没有力的作用，所以人对球不做功。 15．如图所示是用来探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验装置。在实验中，所探究“物体的动能”是指 （选填“小球A”或“木块B”）的动能；判断它的动能大小用到的实验方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。 【答案】 小球A 转换法 【详解】[1][2]实验中，小球A从斜面上滚下，具有一定的动能，探究的是小球A具有的动能，观察木块被撞击后移动的距离来判断小球动能的大小，用到了转换法。 16．我国航天事业取得了举世瞩目的成就：“玉兔二号”月球车成功登陆月球背面。已知月球对物体的引力为地球对物体引力的，则质量约为138kg的“玉兔二号”在月球上受到的重力约为 N，方向是 ，施力物体是 。在月球上也不能进行‘高空抛物’，是因为高空中静止的物体具有 势能。 【答案】 230 竖直向下 月球 重力 【详解】[1]质量约为138kg的“玉兔二号”在月球上受到的重力约为 [2][3]“玉兔二号”在月球上，受到月球的引力，此时的重力是由于月球吸引而产生的力，施力物体是月球。重力的方向总是竖直向下。 [4]重力势能是由于物体被举高而具有的能，在月球上也不能进行‘高空抛物’，是因为高空中静止的物体具有重力势能。 17．如图所示是玻璃水滑道，在景区中是一种备受欢迎的水上娱乐项目。当游客坐在船上，船会顺着水滑道从高处滑下，速度越来越快，此时游客的重力势能转化为 能。 【答案】动 【详解】船顺着水滑道从高处滑下，速度越来越快，船上的游客的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，此时游客的重力势能转化为动能。 18．请将如图所示情境运用的主要物理知识填写在下面的横线上。    （1）向下吹气，乒乓球不掉落—— ； （2）墨水被吸进钢笔—— ； （3）古代人利用坠石狩猎—— ； 【答案】 流体压强与流速的关系 大气压 重力势能转化为动能 【详解】（1）[1]向下吹气，乒乓球不掉落，这蕴含的主要物理知识：流速越大的位置，压强越小。 （2）[2]由于大气压的作用，所以墨水被压进钢笔。 （3）[3]古代人利用坠石狩猎，这蕴含的主要物理知识：重力势能转化为动能。 三、实验题 19．如图A、B、C所示，小王同学在做“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，分别将甲、乙、丙三小球从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，三个球的质量，高度，小球分别推动同一木盒运动一段距离后静止，木盒移动的距离。 ①从图中可以看出 小球的动能最大（选填“甲”或“乙”或“丙”），理由是 ； ②实验中采用甲、丙三小球从同一斜面的相同高度由静止自由滚下，使得甲球与丙球到达斜面底部时获得 ； ③分析比较A和B两图，可以得到的初步结论是 ； ④分析比较A和C两图，是探究动能与 的关系； ⑤若本实验中的水平面绝对光滑 （选填“能”或“不能”）得出上述实验结论，原因是： 。 【答案】 甲 小球推动木盒越远，做功越多，小球具有的动能越大 相同的速度 质量一定时，速度越大，动能越大 质量 不能 木盒做匀速直线运动，无法比较木盒移动距离的远近 【详解】①[1][2]小球推动木盒越远，做功越多，小球具有的动能越大，由于 这说明甲球撞击木盒最远，即甲球的动能最大。 ②[3]实验中让小球从同一斜面的同一高度处由静止释放，使得球滚到水平面的速度相同，即获得相同的速度，从而可以探究动能大小与质量的关系。 ③[4]分析比较A、B可知，两球的质量相同，高度不同，高度越高，到达水平面时速度越大，撞击木盒运动的距离越远，动能越大，故结论为：质量一定时，速度越大，动能越大。 ④[5]分析比较A、C可知，两球的高度相同，到达水平面时速度相同，质量不同，质量越大，撞击木盒运动的距离越远，动能越大，故可以探究动能与质量的关系。 ⑤[6][7]若水平面绝对光滑，木盒就会做匀速直线运动，无法比较木盒移动距离的远近，达不到探究目的。 20．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，小明采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示。（） （1）分析实验 （选填序号），正在研究当物体 相同时，重力势能与高度是否有关； （2）分析实验（a）与（b）与（c）及观察到的现象，可归纳得出初步结论是：当物体的 相同时， 越大，重力势能越大。 【答案】 （a）、（d）、（e） 质量 高度 质量 【详解】（1）[1][2] 分析实验（a）、（d）、（e），物体的质量相同，高度不同，根据控制变量法，探究的是当物体质量相同时，重力势能与高度是否有关。 （2）[3][4] 分析实验（a）与（b）与（c），三球的高度相同，质量不同，（a）中钢球质量最大，则花泥上凹陷的程度越大，可得：当物体的高度相同时，质量越大，重力势能越大。 21．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。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$