专题12.1 功能 势能 机械能（六大易错考点练习） ----2024-2025学年苏科版物理九年级上册

2024-2025学年苏科版物理九年级上册考点分类专题易错题汇编培优练 专题12.1 动能 势能 机械能（六大考点） 考点1 探究动能大小与速度的关系 1 考点2 探究动能大小与质量的关系 2 考点3 探究影响重力势能大小的因素 3 考点4 弹性势能大小的比较 6 考点5 探究影响弹性势能大小的因素 8 考点6 物体运动过程中各种机械能的变化情况 10 考点1 探究动能大小与速度的关系 【典例分析】（2024·江苏连云港·二模）如图所示，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，使两辆相同的小车分别从不同高度由静止开始下滑，撞击静置于水平面上的木块。下列说法在确的是（　　） A．图中两辆小车的重力势能大小相等 B．两种情况下，木块在水平面上移动的距离相等 C．小车撞击木块后，便立即停止运动 D．如果水平面光滑，木块被撞击后将做匀速直线运动 【变式1-1】（2023·江苏镇江·一模）如图是探究小车动能大小与某因素有关的实验情景，该实验是通过 比较小车动能大小的，第二步操作是将小车置于斜面上高7cm处由静止释放，这是为了探究小车动能大小与 的关系。第二步操作中砝码所受重力做功 J。（g取10N/kg）    【变式1-2】（2024·江苏淮安·二模）如图某小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”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静止。 （1）小球的动能大小是通过 （选填“小球所处的高度”或“木块移动的距离”）来反映的； （2）如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越 ，钢球的动能越大； （3）探究动能跟质量的关系时，应选择让质量不同的钢球从斜槽高度 的位置开始运动；（选填“相同”或“不同”） （4）运动的小车最终停下来，因为受 （填“平衡”或“非平衡”）力的作用； （5）进一步推理可以得出：如果水平面绝对光滑，小车将 ； （6）在此实验基础上通过推理可知观点 是正确的。 A．物体的运动不需要力来维持    B．力是维持物体运动的原因 考点2 探究动能大小与质量的关系 【典例分析】（21-22九年级上·江苏苏州·期中）如图所示，在探究“物体动能大小与哪些因素有关”时，让两个不同体积的小铁球分别从同一斜面的相同高度由静止释放，撞击水平木板上同一位置的同一木块。 （1）本实验探究的是 （小铁球/木块/木板）的动能与 的关系，实验中是通过观察 来比较动能大小的； （2）实验中若使用的木块质量较大，为保证较好的实验效果，方法有多种，请说出你的一种方法： 。 【变式2-1】（21-22九年级上·江苏无锡·期末）如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。 (1)若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块B被撞得越远； (2)若要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从斜槽的 滚下。速度相同时，质量越 的钢球将木块B撞得越远。 【变式2-2】（2024·江苏扬州·二模）在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将小车从某一高度由静止释放，小车运动到水平位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。 实验次数 小车的质量m/g 小车下落的高度h/cm 木块滑行的距离s/cm 1 20 30 35 2 40 30 65 3 60 30 （1）本实验研究的对象是 ，该实验小车动能的大小是通过 来反映的。若水平面绝对光滑，本实验将 （能/不能）达到探究目的； （2）第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换一个较大的木块，乙同学建议降低小车下落的高度，你认为应当采用同学 （选填“甲”“乙”“甲和乙都可以”或“甲和乙都不可以”）的建议； （3）由上述实验数据可得出结论：当 一定时， 越大，动能越大； （4）三次实验中木块移动过程中受到的摩擦力 （选填“第一次最大”“第二次最大”“第三次最大”或“一样大”）。 考点3 探究影响重力势能大小的因素 【典例分析】（23-24九年级上·江苏盐城·期中）小明用图示装置“探究重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是（　　） A．实验中研究的是三脚小桌的重力势能 B．应让同一木块从不同高度由静止下落 C．让质量不同的木块从不同高度由静止下落 D．用小桌下陷的深度反映木块重力势能大小 【变式3-1】（2024·江苏苏州·一模）如图是探究“重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验。 （1）由甲图中实验情景可得结论： ； （2）如图乙所示，C铅球由静止自由下落，D铅球沿光滑弯曲管道由静止滑下，实验表明，铅球重力势能的大小与球通过的路径 （有关/无关）； （3）若要探究物体重力势能与高度的关系，可选用 （A/B/C/D）两个铅球，让两个铅球从 落下，比较它们陷入沙子中的深度。 【变式3-2】（2023·江苏·二模）在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，某同学利用沙子、小桌、木块、透明的箱子进行如图所示的实验，下列说法错误的是（　　）    A．实验中观察小桌陷入沙子的深度来比较压力的作用效果 B．由甲丙两图可以探究压力的作用效果与压力大小的关系 C．比较甲乙两图可得出：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显 D．利用本实验器材做“探究重力势能和高度关系”的实验中，小桌不需要倒放 【变式3-3】（21-22八年级下·贵州安顺·期末）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个体积相同，实心的铁球甲、丙和塑料球乙，球甲、乙离沙地的高度相同。关于该探究，下列说法正确的是（　　） A．比较甲和乙，说明物体密度越大，具有的重力势能越大 B．比较乙和丙，说明物体质量越大，具有的重力势能越大 C．通过甲和乙可推断，质量小的物体具有的重力势能一定小 D．球陷入沙中深度越深，说明球对沙子做的功越多，该球的重力势能越大 【变式3-4】（23-24九年级上·江苏盐城·阶段练习）（1）小明做“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验。实验中，小球从同一斜面由静止滚下，到达水平面后推动木块运动一段距离后静止。回答下列问题： （1）图甲实验中，让两个质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是 ；该实验是通过观察木块被撞击后移动的 的大小来说明小球动能的大小，探究的是物体动能与 的关系；由图乙实验得到的结论是： ，小球的动能越大；小明在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中用到的实验方法 ； （2）如图所示，小华探究重力势能大小与哪些因素有关的实验情景，实验中将半径相同的小球从某个高度自由落下到花泥上、（已知m钢>m玻璃） 该实验中用 反映重力势能的大小；实验a、b得出结论：重力势能大小与 有关；实验a、c得出的结论：重力势能大小与 有关。 【变式3-5】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素，已知物体质量的关系为，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 （1）本实验是通过 来反映物体重力势能大小的； （2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，应选择 两图实验进行分析，得到的正确结论是 ； （3）对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图 （选填“a”、“b”或“c”）中的物体。 考点4 弹性势能大小的比较 【典例分析】（23-24九年级上·江苏泰州·期末）如图甲所示，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过塑料罐两侧的小孔并固定，就制成一个“魔罐”。将“魔罐”放在图乙水平桌面O位置，用手向前推出，“魔罐”滚到M位置后又自动滚回到N位置，之后在MN之间来回滚动并停下来．以下分析正确的是（　　） A．魔罐从M位置滚回到O位置过程中机械能不变 B．魔罐在M位置时橡皮筋的弹性势能最大 C．魔罐从N位置滚回到O位置过程中动能变小 D．魔罐在N位置时橡皮筋的弹性势能最大 【变式4-1】（2024·江苏连云港·一模）如图甲为“会跳的卡片”A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把 （选填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片会跳起来。图乙、丙是用橡皮筋，相同的卡片制成的，且剪开豁口的深度也是相同的，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，小明认为乙卡片一定弹跳得更高一些，你 （选填“赞成”或“不赞成”）他的观点，理由是 。 【变式4-2】（22-23九年级下·江苏扬州·阶段练习）如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　） A．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 B．小球反弹经过D点时动能为零 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能 【变式4-3】（23-24九年级上·江苏南通·期中）如图所示，向下按压内有弹簧的圆珠笔，放手后笔会向上弹起，则笔离地上升过程中（　　） A．动能增加 B．重力势能增加 C．机械能增加 D．弹性势能增加 【变式4-4】（23-24九年级上·江苏无锡·期中）如图所示是小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程，这个过程中弹簧的弹性势能的变化情况是 ，要探究小球下落压缩弹簧时弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，需分别让质量不同的小球从 自由下落，压缩同一弹簧，并分别测出 通过比较，从而得出结论。 【变式4-5】（2023·江苏宿迁·三模）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小明玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中B是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析：从A到B，小明的机械能 （选填“增加”、“不变”或“减小”）；从B到C，小明的动能转化为重力势能；其中在A状态时弹簧的 能最大，人的动能最小。    考点5 探究影响弹性势能大小的因素 【典例分析】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图所示）。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。结果发现小军的笔弹得高一些，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？ 小文猜想： ①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关； ②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。 小文利用两个材料和外形都完全相同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图所示的实验。 （1）此实验是为了验证猜想 （选填“①”或“②”）； （2）实验中弹性势能的大小是通过 来体现的。该实验主要运用的实验方法有 和 ； （3）假若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 【变式5-1】（23-24九年级上·江苏泰州·阶段练习）某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想： A．与卡片的质量有关； B．与橡皮筋的形变量有关； C．与橡皮筋的条数有关。 为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同材料的卡片进行实验。 （1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是 ，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片 ，因此它具有弹性势能； （2）卡片下落过程中将 能转化为 能； （3）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，选择同一根橡皮筋。操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是 ； （4）探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，保持其他条件不变，将卡片上的两个小豁口之间的间距减小，压平松手，则卡片跳起的高度变 （高/低）。 【变式5-2】（2024·江苏无锡·三模）如图，是研究弹簧弹性势能与其形变程度关系的实验装置，小球压缩弹簧，并撞击纸盒。假若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能/不能”）达到探究目的。 【变式5-3】（23-24九年级上·江苏徐州·期中）小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。 （1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生 的物体具有弹性势能； （2）小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻； （3）下表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 正比（选填“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 考点6 物体运动过程中各种机械能的变化情况 【典例分析】（2024·江苏连云港·中考真题）2024年4月25日，我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 【变式6-1】（2024·江苏无锡·中考真题）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 【变式6-2】（2024·江苏盐城·中考真题）掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力，投掷后的实心球在上升过程中（　　） A．动能变大，重力势能变大 B．动能变小，重力势能变小 C．动能变小，重力势能变大 D．动能变大，重力势能变小 【变式6-3】（2024·江苏盐城·三模）如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。小球从A点运动到B点的过程中机械能 （增大/减小/不变），小球经过E点的动能 （大于/小于）经过G点的动能，若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下黑色圆斑，圆斑的大小C点 F点（大于/小于/等于）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年苏科版物理九年级上册考点分类专题易错题汇编培优练 专题12.1 动能 势能 机械能（六大考点） 考点1 探究动能大小与速度的关系 1 考点2 探究动能大小与质量的关系 3 考点3 探究影响重力势能大小的因素 5 考点4 弹性势能大小的比较 10 考点5 探究影响弹性势能大小的因素 13 考点6 物体运动过程中各种机械能的变化情况 17 考点1 探究动能大小与速度的关系 【典例分析】（2024·江苏连云港·二模）如图所示，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，使两辆相同的小车分别从不同高度由静止开始下滑，撞击静置于水平面上的木块。下列说法在确的是（　　） A．图中两辆小车的重力势能大小相等 B．两种情况下，木块在水平面上移动的距离相等 C．小车撞击木块后，便立即停止运动 D．如果水平面光滑，木块被撞击后将做匀速直线运动 答案：D 规范解答：A．图中两辆小车的质量相等，高度不等，则重力势能大小不等，故A错误； B．两种情况下，小车的重力势能不同，进入水平面时动能不同，则推动木块在水平面上移动的距离不等，故B错误； C．小车撞击木块后，由于惯性，不会立即停止下来，故C错误； D．如果水平面光滑，木块不受摩擦力，被撞击后将做匀速直线运动，故D正确。 故选D。 【变式1-1】（2023·江苏镇江·一模）如图是探究小车动能大小与某因素有关的实验情景，该实验是通过 比较小车动能大小的，第二步操作是将小车置于斜面上高7cm处由静止释放，这是为了探究小车动能大小与 的关系。第二步操作中砝码所受重力做功 J。（g取10N/kg）    答案： 木块移动的距离 速度 0.07 规范解答：[1]如图是探究小车动能大小与某因素有关的实验情景，根据转换法可知，该实验是通过木块移动的距离来比较小车动能大小的。 [2]第二步操作是将小车置于斜面上高7cm处由静止释放，释放的高度不同，到达水平面时的速度不同，质量相同，这是为了探究小车动能大小与速度的关系。 [3]第二步操作中砝码所受重力做功为 W=Gh=mgh=0.1kg×10N/kg×0.07m=0.07J 【变式1-2】（2024·江苏淮安·二模）如图某小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”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静止。 （1）小球的动能大小是通过 （选填“小球所处的高度”或“木块移动的距离”）来反映的； （2）如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越 ，钢球的动能越大； （3）探究动能跟质量的关系时，应选择让质量不同的钢球从斜槽高度 的位置开始运动；（选填“相同”或“不同”） （4）运动的小车最终停下来，因为受 （填“平衡”或“非平衡”）力的作用； （5）进一步推理可以得出：如果水平面绝对光滑，小车将 ； （6）在此实验基础上通过推理可知观点 是正确的。 A．物体的运动不需要力来维持    B．力是维持物体运动的原因 答案： 木块移动的距离 大 相同 非平衡 做匀速直线运动 A 规范解答：（1）[1]让钢球从斜槽上的某一高度由静止下滑，撞击水平面上的木块，根据转换法，钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。 （2）[2]如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验，实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，钢球的速度变大，木块被撞后移动的距离更长，则撞击木块的速度越大钢球的动能越大。 （3）[3]根据控制变量法，探究动能跟质量的关系时，应控制速度相同，因此应选择让质量不同的钢球从斜槽高度相同的位置开始运动。 （4）[4]运动的小车最终停下来，此过程中速度越来越小，运动状态不断改变，因此受非平衡力的作用。 （5）[5]如果水平面绝对光滑，小车将不再受阻力作用，速度不再减小，因此将一直做匀速直线运动。 （6）[6]由以上实验可知，物体不受力时，运动状态不变，所以力是改变物体运动状态的原因，物体的运动不需要力来维持。 故选A。 考点2 探究动能大小与质量的关系 【典例分析】（21-22九年级上·江苏苏州·期中）如图所示，在探究“物体动能大小与哪些因素有关”时，让两个不同体积的小铁球分别从同一斜面的相同高度由静止释放，撞击水平木板上同一位置的同一木块。 （1）本实验探究的是 （小铁球/木块/木板）的动能与 的关系，实验中是通过观察 来比较动能大小的； （2）实验中若使用的木块质量较大，为保证较好的实验效果，方法有多种，请说出你的一种方法： 。 答案： 小铁球 质量 木块移动的距离 提高铁球的释放高度 规范解答：（1）[1][2]由题意可知，让两个不同体积的小铁球分别从同一斜面的相同高度由静止释放，撞击水平木板上同一位置的同一木块；小铁球的初速度相同，小铁球的质量不同，小铁球推动木块移动的距离越大，则说明小铁球动能越大，故本实验探究的是小铁球的动能与质量的关系。 [3]实验中通过小铁球推动木块移动的距离来反映动能的大小，这是转换法的应用。 （2）[4]实验中若使用的木块质量较大，小车撞击木块时，木块移动的距离较小，实验现象不明显；为使实验有较明显的现象，可以通过增大小车在斜面上的高度来增大小车的速度，从而增大小车的动能，增大对木块做功的多少，增大木块在水平面上滑行的距离；也可以通过减小接触面粗糙程度的方法来减小摩擦力，使木块在水平面上滑行距离增大。 【变式2-1】（21-22九年级上·江苏无锡·期末）如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。 (1)若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块B被撞得越远； (2)若要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从斜槽的 滚下。速度相同时，质量越 的钢球将木块B撞得越远。 答案： 大 同一高度 大 规范解答：(1)[1]同一钢球A在斜槽的高度越高，到水平面时速度越大，动能越大，对木块B做功越多，被撞得越远。 (2)[2]质量不同的钢球，从斜槽的同一高度滚下，具有相同的速度。 [3]速度相同时，质量越大，动能越大，对木块B做功越多，被撞得越远。 【变式2-2】（2024·江苏扬州·二模）在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将小车从某一高度由静止释放，小车运动到水平位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。 实验次数 小车的质量m/g 小车下落的高度h/cm 木块滑行的距离s/cm 1 20 30 35 2 40 30 65 3 60 30 （1）本实验研究的对象是 ，该实验小车动能的大小是通过 来反映的。若水平面绝对光滑，本实验将 （能/不能）达到探究目的； （2）第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换一个较大的木块，乙同学建议降低小车下落的高度，你认为应当采用同学 （选填“甲”“乙”“甲和乙都可以”或“甲和乙都不可以”）的建议； （3）由上述实验数据可得出结论：当 一定时， 越大，动能越大； （4）三次实验中木块移动过程中受到的摩擦力 （选填“第一次最大”“第二次最大”“第三次最大”或“一样大”）。 答案： 小车 木块移动的距离 不能 甲和乙都不可以 速度 质量 一样大 规范解答：（1）[1]本实验研究的是物体动能与质量和速度的关系，小车是运动的，具有动能，所以研究对象是小车。 [2]小车撞击木块后会使木块向前运动一段距离，小车动能越大，撞击木块后就会使木块运动的距离越大，所以小车动能的大小是通过木块移动的距离来反映的，这是用到了转换法的思想。 [3]若水平面绝对光滑，则由牛顿第一定律可知木块在受到撞击后会以被撞击瞬间获得的初速度做匀速直线运动，无法通过木块移动的距离来反映小车动能的大小，所以不能达到探究目的。 （2）[4]由实验数据可知，每次实验小车释放的高度都相同，而小车的质量不同，所以可知探究的是物体动能与质量的关系，根据控制变量法，每次实验只能改变小车的质量，其他因素如小车释放的高度、木块的大小等都不能改变，所以甲和乙的建议都不可以。 （3）[5][6]根据实验数据可知，每次实验小车释放的高度都相同，所以到达水平面时的速度都相同，而小车质量越大，小车撞击木块后是木块移动的距离越大，说明当速度一定时，物体的质量越大，动能越大。 （4）[7]物体所受滑动摩擦力的大小与对接触面的正压力以及接触面间的粗糙程度有关，三次实验中使用的都是相同的木块，所以对接触面的正压力大小不变，接触面的粗糙程度也不变，所以三次实验中木块移动过程中受到的摩擦力一样大。 考点3 探究影响重力势能大小的因素 【典例分析】（23-24九年级上·江苏盐城·期中）小明用图示装置“探究重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是（　　） A．实验中研究的是三脚小桌的重力势能 B．应让同一木块从不同高度由静止下落 C．让质量不同的木块从不同高度由静止下落 D．用小桌下陷的深度反映木块重力势能大小 答案：D 规范解答：A．实验中让质量不同的木块从相同的高度落下，通过观察三脚小桌下陷的深度来探究木块的重力势能大小与质量的关系，所以实验研究对象是木块，故A错误； B．让同一木块从不同高度由静止下落，质量相同，高度不同，探究的是重力势能大小与高度的关系，故B错误； C．探究重力势能大小与质量的关系，需要控制木块所处高度相同，质量不同，即让质量不同的木块从同一高度静止落下，故C错误； D．实验运用了转换法，通过观察三角小桌下陷的深度来探究木块的重力势能大小与质量的关系，故D正确。 故选D。 【变式3-1】（2024·江苏苏州·一模）如图是探究“重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验。 （1）由甲图中实验情景可得结论： ； （2）如图乙所示，C铅球由静止自由下落，D铅球沿光滑弯曲管道由静止滑下，实验表明，铅球重力势能的大小与球通过的路径 （有关/无关）； （3）若要探究物体重力势能与高度的关系，可选用 （A/B/C/D）两个铅球，让两个铅球从 落下，比较它们陷入沙子中的深度。 答案： 在物体被举高的高度一定时，物体质量越大，重力势能越大 无关 A、C 不同高度 规范解答：（1）[1]由甲图可知，铅球下落的高度一定时，质量为2m的物体陷入沙子的深度大，可知其重力势能大，故得出：在物体被举高的高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。 （2）[2]C铅球由静止自由下落，D铅球沿光滑弯曲管道由静止滑下，而两球陷入沙子的深度相同，故实验表明，铅球重力势能的大小与球通过的路径无关。 （3）[3][4]若要探究物体重力势能与高度的关系，要控制质量相同，可选用A、C两个铅球，让两个铅球从不同高度落下，比较它们陷入沙子中的深度。 【变式3-2】（2023·江苏·二模）在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，某同学利用沙子、小桌、木块、透明的箱子进行如图所示的实验，下列说法错误的是（　　）    A．实验中观察小桌陷入沙子的深度来比较压力的作用效果 B．由甲丙两图可以探究压力的作用效果与压力大小的关系 C．比较甲乙两图可得出：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显 D．利用本实验器材做“探究重力势能和高度关系”的实验中，小桌不需要倒放 答案：B 规范解答：A．根据转换法，实验中观察小桌陷入沙子的深度来比较压力的作用效果，故A正确，不符合题意； B．探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变，而甲、丙中受力面积不同，故由甲、丙两图不能探究压力的作用效果与压力大小的关系，故B错误，符合题意； C．比较甲、乙两图可得出：受力面积一定时，乙中压力大，压力的作用效果明显，故比较甲、乙两图可得出：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显，故C正确，不符合题意； D．探究影响重力势能大小因素时，不需要改变受力面积的大小，所以小桌不需要倒放，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式3-3】（21-22八年级下·贵州安顺·期末）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个体积相同，实心的铁球甲、丙和塑料球乙，球甲、乙离沙地的高度相同。关于该探究，下列说法正确的是（　　） A．比较甲和乙，说明物体密度越大，具有的重力势能越大 B．比较乙和丙，说明物体质量越大，具有的重力势能越大 C．通过甲和乙可推断，质量小的物体具有的重力势能一定小 D．球陷入沙中深度越深，说明球对沙子做的功越多，该球的重力势能越大 答案：D 规范解答：A．比较甲和乙，在体积相同，高度相同的情况下，物体密度越大，质量越大，其具有的重力势能越大，故A错误； B．比较乙和丙，质量、高度都是不同，无法确定影响因素，故B错误； C．比较甲和乙可进一步推断，在高度相同的情况下，质量小的物体具有的重力势能一定小，故C错误； D．球陷入沙中深度越深，说明球对沙子做的功越多，球的做功能力越强，所以该球的重力势能越大，故D正确。 故选D。 【变式3-4】（23-24九年级上·江苏盐城·阶段练习）（1）小明做“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验。实验中，小球从同一斜面由静止滚下，到达水平面后推动木块运动一段距离后静止。回答下列问题： （1）图甲实验中，让两个质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是 ；该实验是通过观察木块被撞击后移动的 的大小来说明小球动能的大小，探究的是物体动能与 的关系；由图乙实验得到的结论是： ，小球的动能越大；小明在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中用到的实验方法 ； （2）如图所示，小华探究重力势能大小与哪些因素有关的实验情景，实验中将半径相同的小球从某个高度自由落下到花泥上、（已知m钢>m玻璃） 该实验中用 反映重力势能的大小；实验a、b得出结论：重力势能大小与 有关；实验a、c得出的结论：重力势能大小与 有关。 答案： 使小车到达水平面时初速度相同 距离 质量 质量相同时，速度越大 控制变量法 球下陷的深度 质量 高度 规范解答：（1）[1]探究物体动能的大小与质量的关系，需要控制小球的速度相同，因此让小球从同一高度由静止释放的目的是：使小车到达水平面时初速度相同。 [2]实验中运用转换法通过观察木块移动距离的 远近来表示小球具有动能的大小。 [3]实验中两小球的质量不同，所以探究的是动能与质量之间的关系。 [4]乙图中，两小球的质量相同，小球的速度越快，木块被撞击的越远，可得结论为：质量相同时，速度越大，物体的动能越大。 [5]综合上述分析可知，探究一个因素时需要保持另一个因素不变，运用了控制变量法。 （2）[6]实验中运用转换法通过球下陷的深度来表示物体具有重力势能的大小。 [7]a、b两实验可知两球的质量不同，因此探究的是重力势能与质量之间的关系。 [8]实验a、c可知，小球的质量相同，而高度不同，所以是探究重力势能与高度之间的关系。 【变式3-5】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素，已知物体质量的关系为，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 （1）本实验是通过 来反映物体重力势能大小的； （2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，应选择 两图实验进行分析，得到的正确结论是 ； （3）对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图 （选填“a”、“b”或“c”）中的物体。 答案： 木桩下陷的深度 a、c 见解析 b 规范解答：（1）[1]根据转换法，本实验是通过木桩下陷的深度来反应物体的重力势能大小的。 （2）[2]为了探究物体重力势能大小与质量的关系，要控制物体被举高的高度相同，只改变物体的质量。已知m1＜m3，a、c两图物体被举高的高度相同。由上图知，应选择a、c两图进行实验。 [3] a、c两图木桩所处的高度相同，质量不同，c图中的木桩质量较大，陷入沙中的深度也较大，则c图中的木桩的重力势能较大，所以比较a、c两图可得结论：高度相同的两个物体，质量越大，重力势能越大。 （3）[4]对比a、b、c三次实验，因b中木桩进入沙中的深度最大，由转换法可知，重力势能最大的是图b中的物体。 考点4 弹性势能大小的比较 【典例分析】（23-24九年级上·江苏泰州·期末）如图甲所示，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过塑料罐两侧的小孔并固定，就制成一个“魔罐”。将“魔罐”放在图乙水平桌面O位置，用手向前推出，“魔罐”滚到M位置后又自动滚回到N位置，之后在MN之间来回滚动并停下来．以下分析正确的是（　　） A．魔罐从M位置滚回到O位置过程中机械能不变 B．魔罐在M位置时橡皮筋的弹性势能最大 C．魔罐从N位置滚回到O位置过程中动能变小 D．魔罐在N位置时橡皮筋的弹性势能最大 答案：B 规范解答：A．“魔罐”从M位置滚回到O位置过程中，“魔罐”会克服摩擦做功消耗了一部分机械能，使机械能总量减小，故A错误； BD．弹性势能与弹性形变有关，弹性形变越大，弹性势能越大，橡皮筋在M位置弹性形变最大，因此在M位置弹性形变最大，因此在M位置时橡皮筋的弹性势能最大，故B正确，D错误； C．“魔罐”从N位置滚回到O位置过程中弹性势能逐渐减小，弹性势能转化为动能，因此动能增大，故C错误。 故选B。 【变式4-1】（2024·江苏连云港·一模）如图甲为“会跳的卡片”A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把 （选填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片会跳起来。图乙、丙是用橡皮筋，相同的卡片制成的，且剪开豁口的深度也是相同的，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，小明认为乙卡片一定弹跳得更高一些，你 （选填“赞成”或“不赞成”）他的观点，理由是 。 答案： B 赞成 乙卡片较丙卡片中的橡皮筋发生弹性形变程度更大一些，弹性势能也越大，能够转化获得的动能越多，跳的更高 规范解答：[1]由图中可以看出，卡片的动能是要靠橡皮筋发生弹性形变从而产生弹性势能获得，只有把橡皮筋拉开才有弹性势能，所以要把卡片B面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片才会跳起来。 [2][3]图乙、丙是用橡皮筋，相同的卡片制成的，且剪开豁口的深度也是相同的，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，乙卡片较丙卡片中的橡皮筋发生弹性形变程度更大一些，弹性势能也越大，能够转化获得的动能越多，跳的更高，所以赞成小明的观点。 【变式4-2】（22-23九年级下·江苏扬州·阶段练习）如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　） A．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 B．小球反弹经过D点时动能为零 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能 答案：D 规范解答：A．机械能等于动能与重力势能之和，因为桌面光滑，因此从A点到B点小球速度不变，动能不变，因桌面高度不变，因此小球重力势能不变，故机械能不变，故A错误； B．当小球在D点时，在竖直方向上速度为0，但在水平方向上速度不是0，因此动能不是0，故B错误； C．小球在地面上的黑斑大小取决于小球的形变程度，即此时小球的弹性势能大小。而B点的重力势能大于D点的重力势能，B点的重力势能转化为C点的弹性势能，D点的重力势能转化为F点的弹性势能，因此C点弹性势能大于F点的弹性势能，即C点黑斑大，故C错误； D．在运动过程中，小球要克服空气阻力而消耗机械能，机械能越来越小，E点在G点之前，因此E点机械能大于G点机械能，故D正确。 故选D。 【变式4-3】（23-24九年级上·江苏南通·期中）如图所示，向下按压内有弹簧的圆珠笔，放手后笔会向上弹起，则笔离地上升过程中（　　） A．动能增加 B．重力势能增加 C．机械能增加 D．弹性势能增加 答案：B 规范解答：A．笔离地上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小，故A不符合题意； B．放手后的过程中，笔的质量不变，高度升高，因此重力势能增大，故B符合题意； C．笔离地上升过程中，若不考虑空气阻力，机械能守恒，故C不符合题意； D．放手后的过程中，弹簧的弹性形变程度变小，所以其弹性势能减小，故D不符合题意。 故选B。 【变式4-4】（23-24九年级上·江苏无锡·期中）如图所示是小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程，这个过程中弹簧的弹性势能的变化情况是 ，要探究小球下落压缩弹簧时弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，需分别让质量不同的小球从 自由下落，压缩同一弹簧，并分别测出 通过比较，从而得出结论。 答案： 变大 同一高度 弹簧的最大压缩量 规范解答：（1）[1]由题意知，小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的形变程度变大，弹簧的弹性势能变大。 （2）[2][3]要探究弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，采用控制变量法进行实验，即使用质量不同的小球，控制它们从同一高度自由下落，压缩同一弹簧，分别测出弹簧的最大压缩量进行比较。若最大压缩量不同，则说明最大压缩量与小球的质量有关，并得出最大压缩量与小球的质量的关系。 【变式4-5】（2023·江苏宿迁·三模）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小明玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中B是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析：从A到B，小明的机械能 （选填“增加”、“不变”或“减小”）；从B到C，小明的动能转化为重力势能；其中在A状态时弹簧的 能最大，人的动能最小。    答案： 增加 弹性势 规范解答：[1]B状态时，弹簧处在原长的状态，说明A状态时，弹簧处于被压缩状态，从A到B，弹簧的弹性势能不断转化为小明的机械能，故小明的机械能不断增加。 [2]A是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在A状态时弹簧的弹性势能最大。 考点5 探究影响弹性势能大小的因素 【典例分析】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图所示）。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。结果发现小军的笔弹得高一些，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？ 小文猜想： ①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关； ②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。 小文利用两个材料和外形都完全相同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图所示的实验。 （1）此实验是为了验证猜想 （选填“①”或“②”）； （2）实验中弹性势能的大小是通过 来体现的。该实验主要运用的实验方法有 和 ； （3）假若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 答案： ② 木块被推动的距离 控制变量法 转换法 不能 规范解答：（1）[1]把材料相同的弹簧A和B，分别压缩不同的程度释放弹出小钢珠，比较轻木块被小钢珠撞击后移动的距离，这就是为了验证猜想②。 （2）[2][3][4]通过小钢珠对轻木块撞击后木块移动的距离反映弹簧的弹性势能大小；实验中把弹性势能的大小转变为观察木块被移动的距离，这种研究方法叫转换法；同时用到了控制变量法。 （3）[5]假若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动，无法比较木块移动的距离，本实验将不能达到目的。 【变式5-1】（23-24九年级上·江苏泰州·阶段练习）某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想： A．与卡片的质量有关； B．与橡皮筋的形变量有关； C．与橡皮筋的条数有关。 为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同材料的卡片进行实验。 （1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是 ，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片 ，因此它具有弹性势能； （2）卡片下落过程中将 能转化为 能； （3）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，选择同一根橡皮筋。操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是 ； （4）探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，保持其他条件不变，将卡片上的两个小豁口之间的间距减小，压平松手，则卡片跳起的高度变 （高/低）。 答案： 卡片跳起来 做功 重力势 动 控制卡片的弹性形变相同 低 规范解答：（1）[1][2]“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋对硬卡片施力，使它弹起；这个现象说明发生弹性形变的橡皮筋具有弹性势能，因此它能对卡片做功。 （2）[3][4]卡片下落过程这个现象中，卡片的质量不变、高度变小，重力势能减小，速度变大，动能变大，说明将卡片的重力势能转化为卡片的动能。 （3）[5]探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它实验条件相同。操作中将卡片反过来，根据控制变量法，每次把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形变量相同。 （4）[6]探究跳起高度与橡皮筋的形变量是否有关，保持其他条件不变，将卡片上的二个卡口之间的间隔减小，压平松手，则橡皮筋的形变量减小，弹性势能减小，转化成的重力势能减小，故卡片跳起的高度变低。 【变式5-2】（2024·江苏无锡·三模）如图，是研究弹簧弹性势能与其形变程度关系的实验装置，小球压缩弹簧，并撞击纸盒。假若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能/不能”）达到探究目的。 答案：不能 规范解答：图中弹簧将小球弹开的过程，消耗弹性势能，产生动能，将弹簧的弹性势能转化为小球动能的过程。小球推动纸盒移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能。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。 【变式5-3】（23-24九年级上·江苏徐州·期中）小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。 （1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生 的物体具有弹性势能； （2）小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻； （3）下表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 正比（选填“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 答案： 弹性形变 t1 不成 37.50 规范解答：（1）[1]根据题意可知，压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能。 （2）[2]小球离开弹簧后，可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球的机械能转化为内能；所以在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在t1时刻。 （3）[3]由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为2.00cm时，压缩量变为2倍。而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度是从1.50cm变成了6.00cm，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比。 [4]由数据分析可知，弹簧的弹性势能E与压缩量x的平方成正比，表格中第5次实验中压缩量由1.00cm变为5.00cm，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的25倍，所以小球上升的高度应为 考点6 物体运动过程中各种机械能的变化情况 【典例分析】（2024·江苏连云港·中考真题）2024年4月25日，我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 答案：B 规范解答：火箭加速上升过程中，其携带神舟十三号飞船的质量不变、高度变大，重力势能变大；质量不变、速度变大，动能变大。 故选B。 【变式6-1】（2024·江苏无锡·中考真题）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 答案： 0 重力势 不变 规范解答：[1]小球在A点时静止，动能为零，从A点由静止释放，能达到与A点等高的B点，说明没有能量损失，即机械能守恒。由于B点与A点等高，重力势能相等，所以B点动能与A点相同也为0。 [2]摆球从A点运动到O点的过程中，摆球的质量不变，高度减小，重力势能逐渐减小，速度变大，动能逐渐变大。此过程中，重力势能转化为动能。 [3]如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。说明摆球在运动过程中没有能量损失，整个过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒，因此摆球的机械能不变。 【变式6-2】（2024·江苏盐城·中考真题）掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力，投掷后的实心球在上升过程中（　　） A．动能变大，重力势能变大 B．动能变小，重力势能变小 C．动能变小，重力势能变大 D．动能变大，重力势能变小 答案：C 规范解答：投掷实心球时，实心球离开手后继续上升，是因为实心球具有惯性，此时实心球不再受到手的作用力；实心球在上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式6-3】（2024·江苏盐城·三模）如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。小球从A点运动到B点的过程中机械能 （增大/减小/不变），小球经过E点的动能 （大于/小于）经过G点的动能，若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下黑色圆斑，圆斑的大小C点 F点（大于/小于/等于）。 答案： 不变 大于 大于 规范解答：[1]机械能等于动能与重力势能之和，因为桌面光滑，因此从A点到B点小球速度不变，动能不变，因桌面高度不变，因此小球重力势能不变，故机械能不变。 [2]在运动过程中，小球要克服空气阻力而消耗机械能，机械能越来越小，E点在G点之前，因此E点机械能大于G点机械能，由于E点的高度低于G点，因此E点的重力势能小于G点，则E点的动能大于G点。 [3]小球在地面上的黑斑大小取决于小球的形变程度，即此时小球的弹性势能大小。而B点的重力势能大于D点的重力势能，B点的重力势能转化为C点的弹性势能，D点的重力势能转化为F点的弹性势能，因此C点弹性势能大于F点的弹性势能，即C点黑斑大。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$