11.4 认识动能和势能（知识框架+知识点解读+考点解析+巩固训练）-2024-2025学年九年级物理上册同步点拨与训练（沪粤版）

11.4 认识动能和势能 一、什么是能 1.能量 如下图所示，发生形变的跳板、被拉开的弓、举高的重锤、流动的水，都能对其他物体做功。 （1）定义：物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。 点拨 （1）物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。 （2）“能够对别的物体做功”包含两层意思，一是正在对物体做功，二是可以做功但没有对物体做功。 （2）物理意义：能量是表示物体做功本领大小的物理量。 （3）单位：焦耳，简称焦，符号J。 二、动能的大小跟哪些因素有关 1.动能 运动的球、流动的水和空气等都能对其他物体做功，说明运动着的物体具有能。 定义：物体由于运动而具有的能。一切运动的物体都具有动能。 2.探究动能的大小跟哪些因素有关 实验方法： （1）控制变量法：①质量一定，动能大小与速度的关系；②质量一定，动能大小与质量的关系 （2）转换法：小球动能的大小不能直接显示，可以通过纸盒被撞击后移动距离的远近来反映，纸盒被推得越远，说明小球对纸盒做的功越多，小球的动能越越大。如下图所示。 实验器材：质量不同的小球、表面光滑的斜面、纸盒。 实验步骤： （1）当探究动能大小与速度的关系时，控制质量一定，改变速度大小。将同一个小球，从不同高度由静止自由释放，到达水平面时速度不同，动能不同。 分析：质量相同时，速度越大的物体能做的功多，表明它具有的动能越大。 （2）探究动能大小与质量的关系时，控制速度大小一定，改变质量。将质量不同的钢球从光滑斜面的同一高度由静止自由释放，下滑到水平面时速度相同。 分析：速度相同时，质量越大的物体能做的功多，表明它具有的动能越大。 实验结论：物体动能的大小跟速度和质量有关，速度越大，质量越大，它的动能越大。 交流讨论： （1）让同一小球从同一斜面的不同高度静止下落，目的是控制小球的质量相同，改变小球的速度。 （2）让不同小球从同一斜面的相同高度静止下落，目的是控制小球的速度相同，改变小球的质量。 （3）实验中的研究对象是小球，纸盒被推开的远近反映了小球动能的大小。 （4）若水平面没有摩擦，不能完成该实验。原因是物体将做匀速直线运动。 点拨 （1）质量和速度相比，速度对动能的影响更大。 （2）判断物体动能大小的改变，主要判断质量和速度的变化情况。 （3）动能的公式。 三、势能的大小跟哪些因素有关 1.重力势能 被举高的物体能对别的物体做功，这说明被举高的物体具有能。如下图所示。 定义：物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。 2.探究重力势能的大小跟哪些因素有关 实验方法： （1）控制变量法：①质量一定，重力势能大小与高度的关系；②高度一定，重力势能大小与质量的关系 （2）转换法：物体重力势能的大小不能直接显示，可以通过木桩被撞入沙中的深度来反映，木桩被撞入沙中的深度越深，说明物体对木桩做的功越多，物体的动能越越大。如下图所示。 实验器材：质量不同的物体、小木桩、沙坑。 实验步骤： （1）先让同一个重物从不同的高度落下打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 （2）用质量不同的物体分别从同一高度落下，打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 实验结论：物体被举得越高，质量越大，物体具有的重力势能越大。 点拨 （1）判断物体重力势能大小的改变，主要判断质量和高度的变化情况。 （2）重力势能的公式。 3.弹性势能 拉紧的弓、变形的撑竿也都能做功，这说明发生弹性形变的物体也具有能。如下图所示。 （1）定义：物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 （2）弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 点拨 （1）重力势能和弹性势能统称为势能。 （2）判断物体弹性势能大小的改变，主要判断物体的弹性形变程度的变化情况。 四、机械能的转化 在许多情况下，物体既具有动能，又具有势能。例如，在空中飞行的飞机既有动能，又有重力势能；又如，摆球在摆动时，同样既有动能，又有重力势能。 1.机械能 物体的动能和势能统称为机械能。一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 2.动能和势能的转化 （1）探究摆球的动能和势能的转化 如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。 （1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。 （2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大 （3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。 由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。 物体具有的动能和势能是可以转化的。 3.动能与势能转化的应用 4.机械能守恒 在“探究摆球动能和势能的转化”实验中，我们看到，摆球每次上升达到的高度都比前次要低些。原因是由于存在着空气阻力的作用，使摆球每次上升的高度和到达最低点处的速度都逐渐减小，这说明摆球的机械能减少了。 科学家通过大量的实验事实归纳出一个结论：物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少。机械能与其他形式的能之间也可以相互转化。 机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时，机械能的总量保持不变。在理想情况下(忽略对外所做的功)，可以认为在动能和势能相互转化过程中，机械能的总量保持不变。 点拨 机械能不守恒的情况：实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力，机械能总和减小。 （1）机械能转化为其他能。例如：滚摆在摆动时与空气摩擦，机械能转化为空气的内能，最后会停下来。 （2）其他能转化为机械能。例如：火箭升空，燃料的能量转化为机械能。 【方法点拨】注意控制变量法和转换法的使用，实验结论在实际应用中的使用。 1．（23-24八年级下·河北沧州·期末）如图所示是某学习小组探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（甲、乙中小球质量分别为m、2m）。 （1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的 ； （2）实验中通过比较 来判断小球具有动能的大小； （3）对比甲图和乙图，该实验可得到的结论是：在速度一定时， 越大，动能越大； （4）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； （5）根据实验结论，请你给汽车司机写出一条交通警示语： 。 2．（23-24九年级上·广西柳州·期中）小夏设计了“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的纸盒发生碰撞，纸盒沿水平向右运动直至停止。 (1)纸盒在水平面由于受到 而停止运动，该实验是通过比较纸盒在木板上滑行的距离来比较 的动能大小（选填“钢球”或“纸盒”），这种科学研究方法称为转换法。 (2)为研究超速带来的安全隐患时，小霞应选择 两图所示的实验进行比较；可得出的结论是：物体质量一定时，运动速度越大，它的动能越 。 (3)在探究“物体动能跟质量的关系”时，让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度滚下，让两个小球达到水平面时，具有相同的 。 (4)甲、乙两次实验纸盒移动过程中，纸盒与水平面间的摩擦力分别为、，克服摩擦力做的功分别为、，则 ， （两空均填“大于”、“小于”或“等于”）。 【方法点拨】注意控制变量法和转换法的使用，实验结论在实际应用中的使用。 3．（23-24八年级下·山西吕梁·期末）我国的城市规定：“道路边缘至建筑物、构筑物要保持一定距离，主要是考虑在建筑底层开窗开门和行人出入时不影响道路的通行，以及一旦楼上掉下物品也不影响路上行人和车辆的安全”。“圆梦”小组猜想高空坠物的破坏力可能与物体的质量、高度有关。他们利用质量不同的小球、刻度尺进行模拟实验。实验数据记录如下表： 实验序号 质量m/g 高度h/cm 沙坑的深度d/cm 1 20 5 1.2 2 40 5 1.4 3 60 5 1.6 4 80 5 1.8 (1)实验中，高空坠物的破坏力是通过 反映出来的； (2)请在图中的坐标系中描点作出沙坑的深度和小球质量的关系图象，分析图象可以得出结论 ； (3)老师认为“圆梦”小组的探究很有价值，为深入探究高空坠物的破坏力与物体的高度关系，应该控制物体的 不变，具体操作是 。 4．（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）近年来，高空坠物事件层出不穷，给人们的生活带来很大困扰。小文和小雨同学想探究高空坠物的重力势能与哪些因素有关？她们进行了如下猜想： （1）可能与物体的质量有关； （2）可能与物体所在的高度有关。 她们在水平地面上铺一张白纸，找来三个体积相同的小球和一些颜料，将小球表面沾满颜料，从高处由静止释放，观察并记录球在白纸上留下的圆斑；相关信息如下表所示：（已知小球的质量关系为：m1＜m2=m3） 实验次数 m h/m 1 m1 1 2 m2 1.3 3 m3 1.5 根据实验过程，回答下列问题： (1)该实验中，小文是用圆斑的 （选填“清晰程度”、“面积大小”）来反映物体重力势能的大小，这种物理研究方法叫做 ； (2)如果第二次实验所得圆斑如图b所示，那么第一次就应是图 （选填“a”或“c”）； (3)对比第2、3次实验，可以得出的结论是：在质量一定时， ； (4)小雨认为记录小球在白纸上留下的圆斑，可能产生实验误差，请你提出一种好的改进措施： 。 【方法点拨】注意控制变量法和转换法的使用，实验结论在实际应用中的使用。 5．（23-24九年级上·江苏连云港·阶段练习）小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 （1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验：（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图所示，将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块 ，从而比较弹性势能的大小。 （2）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 6．（23-24九年级上·陕西西安·期中）在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想： 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细均相同）、小球（质量为m1）、木块和长刻度尺各一件，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同。最后得出以下实验记录表。 实验次数 使用的弹簧 弹簧被压缩的长度 木块移动的距离 1 弹簧A 4 8 2 弹簧A 7 12 3 弹簧B 4 5 4 弹簧B 7 9 （1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，这种研究方法叫 ； （2）为了探究猜想一，可选用实验次数1和2（或3和4）的数据进行比较分析，得出结论 ； （3）为了探究猜想二，可选用实验次数 的数据进行比较分析，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关； （4）在完成实验后，小明又找来一个质量为m2的小球（m1＞m2），用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一木块，得到木块移动的距离分别为s1和s2，忽略小球自身摩擦和碰撞损失的能量对实验的影响。则s1和s2的大小关系为 。 【方法点拨】1.清楚动能和势能大小与影响因素的关系，再判断各自影响因素的变化情况。 7．（23-24八年级下·湖南长沙·阶段练习）飞机在林场上空某一高度处喷洒农药时，水平匀速飞行，飞机的动能 ，重力势能 。 8．（23-24八年级下·陕西西安·期末）2024年4月25日20时58分57秒，神舟十八号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射。火箭点火后，船箭组合体加速上升过程中，神舟十八号载人飞船质量 ，其动能将 ，重力势能将 。（三空均选填“变大”“变小”或“不变”） 【方法点拨】1.动能和势能的转化 2.判断动能和势能的相互转化情况时,先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况,那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 9．（23-24八年级下·辽宁阜新·期末）如图所示是直升机洒水救火的场景。若直升机匀速飞行，则在洒水过程中，直升机的动能 （选填“变大”“变小”或“不变”），水在下落的过程中，它的 转化为动能。 10．（2024·内蒙古通辽·模拟预测）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具；筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示；其工作原理是将水的 能转化为水的 能。 【方法点拨】判断机械能是否发生改变的一般方法： （1）根据题目中出现的字词，若出现“光滑”“不计摩擦”“不计空气阻力”等，一般机械能守恒。 （2）只有动能和势能之间的转化时，机械能的总量保持不变。 11．（2024·河北邢台·三模）蹦床运动是一项运动员从蹦床反弹到空中完成各种高难动作的竞技运动，具有极大的观赏性，给人以美的享受，被赋予“空中芭蕾”的称号。如图所示为一套基本健身蹦床动作，人从A点运动到B点的过程中，它的 能转化为 能；人在整个一套动作运动过程中机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 12．（2024·甘肃定西·模拟预测）如图所示是高山滑雪极限运动的示意图，运动员从最高处下滑，经过起跳点后在空中飞行，在着陆坡上着陆后，再经一段滑行后静止，运动员从起跳点到着陆坡的过程中，重力势能 ，机械能 （两空均选填“增大”“减小”或“不变”）。 1．（23-24八年级下·吉林·期末）在撑竿跳高比赛中，变弯的撑竿具有 能；运动员跃过横杆后，在 力的作用下落向地面。 2．（23-24九年级上·广西柳州·期中）2020年嫦娥五号成功发射，火箭搭载嫦娥五号加速升空阶段，嫦娥五号的动能 ，机械能 （均选填“变大”“不变”或“变小”）。 3．（23-24八年级下·上海·期末）如图所示，滚摆在上升时，滚摆的动能 ，重力势能 ，机械能 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）。（滚摆运动时不计阻力） 4．（23-24八年级下·山东威海·期末）中国的载人航天技术已经取得了举世瞩目的成就，其中，返回技术已经处于世界领先水平，嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。返回器由A点到B点的动能 （填“变大”“不变”或“变小”）；B点返回器的机械能 （填“等于”或“不等于”）C点返回器的机械能。 5．（23-24八年级下·吉林·期末）如图甲为一款乒乓球发球机，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三个质量相同的乒乓球，如图乙所示。若不计空气阻力，三个乒乓球到达乒乓球台的机械能 ，三个乒乓球到达乒乓球台的速度 。（选填“相同”或“不相同”） 6．（23-24八年级下·河南南阳·阶段练习）频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越 （选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为 能，从而带来安全隐患；孔明灯俗称许愿灯，放孔明灯是我国的一种民俗文化。如图所示，孔明灯在点燃后加速上升的过程中，忽略其质量的变化，则孔明灯的动能 ，重力势能 （均选填“增大”或“减小”）。 7．（2024·江苏扬州·二模）如图所示，完全相同的甲、乙两小球，甲球由橡皮筋系住，乙球由细线系住，都从水平位置由静止开始释放。当两球到达悬点正下方A点时，橡皮筋长度恰好与细绳长度相等，不考虑橡皮筋重、绳重及空气阻力大小，则该过程中，乙球的 能转化为 能，两小球下落到A点时两球的机械能E甲 E乙（选填“>”、“<”或“=”） 8．（23-24八年级下·山西吕梁·期末）下列实例中，机械能正在减小的是（    ） A．蓄势待发的火箭 B．水平匀速飞行的飞机 C．加速上升的飞艇 D．匀速下降的热气球 9．（23-24八年级下·四川自贡·阶段练习）下列关于机械能的说法中，不正确的是（　　） A．拉开的弹弓能将弹丸射出，是因为弹弓具有弹性势能 B．匀速上升的电梯因为速度不变，所以机械能守恒 C．高空抛物这种行为非常危险，是因为物体具有重力势能 D．湍急的流水能推动水车，是因为水流具有动能 10．（23-24八年级下·湖南长沙·期末）在方特研学的最后一个半小时，某同学以惊人的效率游玩了13个项目，请问以下项目中重力势能没有转化成动能的是（    ） A．过山车 B．昆仑秘境 C．海盗船 D．碰碰车 11．（2024·山西大同·一模）北京冬奥会带动了冰雪运动的发展，如图是跳台滑雪的赛道。由于跳台滑雪运动员在空中的速度快，最高速度会超过30m/s，因此风对比赛的影响极大。当场地风速大于3m/s时就要停赛，以免给运动员带来危险。下列选项正确的是（　　） A．运动员从出发点到起跳点机械能保持不变 B．运动员从出发点到起跳点运动状态保持不变 C．运动员在空中飞行段重力势能转化成动能 D．运动员比赛过程中到达落地点时动能最大 12．（23-24九年级上·广西柳州·期中）如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（　　） A．橡皮摆动过程中机械能不变 B．橡皮下降时，重力势能转化为动能 C．橡皮摆动到最低点时动能最小 D．橡皮上升时，重力势能转化为动能 13．（23-24八年级下·山东聊城·阶段练习）游乐场中的翻滚过山车是一种惊险、刺激的游戏，如图是翻滚过山车的简化模型，图中B点为最低点，C点为轨道弧形部分的最高点。翻滚过山车在运动过程中。下列说法正确的是（　　） A．运动到B点时，动能最大 B．运动到C点时，重力势能最大 C．从B点到C点，重力势能减小，动能增大 D．从A点到B点，重力势能增大，动能减小 14．（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．小球反弹经过D点时动能为零 B．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 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 15．（23-24八年级下·河北承德·期末）宽城天门山景区风景怡人，溪流景观展现自然山水之美；玻璃吊桥和玻璃栈道步步惊心；空中缆车、悬崖千扣人心弦。其中空中索道缆车载着游客匀速上山时，它具有的（    ） A．动能增加，重力势能增加，机械能增加 B．动能减小，重力势能增加，机械能不变 C．动能不变，重力势能减小，机械能不变 D．动能不变，重力势能增加，机械能增加 16．（23-24八年级下·湖北武汉·期末）如图为北京冬奥会高速摄影机记录的苏端鸣在比赛中，从跳台起跳到落地过程的情景。下列关于这一过程说法正确的（　　） ①他从起跳到最高点的过程中，动能减小，重力势能增大 ②他起跳后到达最高点时，机械能最大 ③他从空中下落过程中，重力做功越来越快 ④他从起跳到落地的整个过程中，机械能是守恒的 A．只有③④ B．只有①② C．只有②④ D．只有①③ 17．（23-24八年级下·广西·期末）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、木块和斜面等。实验过程如图甲、乙、丙所示： (1)实验中通过比较 被撞击后移动的距离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)比较图甲、丙两图，小强认为：物体的动能大小与速度有关，他的看法是否正确？ （选填“正确”或“错误”），理由是 ； (4)比较乙、丙两图，可初步得出结论：其它条件相同时，物体的 越大，物体的动能越大； (5)本实验装置的水平面如果绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (6)本实验用到的物理研究方法有 ， 。 18．（23-24九年级上·广西柳州·期中）某同学设计了如图所示的实验以探究重力势能与哪些因素有关：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球进行了四组实验（不计空气摩擦，球在管道中的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为和，C、D两球陷入沙深度为，且。 (1)本实验铅球的重力势能大小是通过 来反映的；此外，实验还用到了一种常见的物理实验研究方法： 。 (2)比较 两球，可得出结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大； (3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论： ； (4)比较C、D两球，发现两球运动路径不同，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”）。 19．（23-24八年级下·全国·课后作业）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（如图甲所示）。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，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？小文提出如下猜想。 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关； 猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关； 猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。 （1）为验证猜想一，他设计了如图乙、丙所示实验，实验时将同一弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较 ，从而比较弹性势能的大小； （2）为验证猜想二，需选用 的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关； （3）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.4 认识动能和势能 一、什么是能 1.能量 如下图所示，发生形变的跳板、被拉开的弓、举高的重锤、流动的水，都能对其他物体做功。 （1）定义：物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。 点拨 （1）物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。 （2）“能够对别的物体做功”包含两层意思，一是正在对物体做功，二是可以做功但没有对物体做功。 （2）物理意义：能量是表示物体做功本领大小的物理量。 （3）单位：焦耳，简称焦，符号J。 二、动能的大小跟哪些因素有关 1.动能 运动的球、流动的水和空气等都能对其他物体做功，说明运动着的物体具有能。 定义：物体由于运动而具有的能。一切运动的物体都具有动能。 2.探究动能的大小跟哪些因素有关 实验方法： （1）控制变量法：①质量一定，动能大小与速度的关系；②质量一定，动能大小与质量的关系 （2）转换法：小球动能的大小不能直接显示，可以通过纸盒被撞击后移动距离的远近来反映，纸盒被推得越远，说明小球对纸盒做的功越多，小球的动能越越大。如下图所示。 实验器材：质量不同的小球、表面光滑的斜面、纸盒。 实验步骤： （1）当探究动能大小与速度的关系时，控制质量一定，改变速度大小。将同一个小球，从不同高度由静止自由释放，到达水平面时速度不同，动能不同。 分析：质量相同时，速度越大的物体能做的功多，表明它具有的动能越大。 （2）探究动能大小与质量的关系时，控制速度大小一定，改变质量。将质量不同的钢球从光滑斜面的同一高度由静止自由释放，下滑到水平面时速度相同。 分析：速度相同时，质量越大的物体能做的功多，表明它具有的动能越大。 实验结论：物体动能的大小跟速度和质量有关，速度越大，质量越大，它的动能越大。 交流讨论： （1）让同一小球从同一斜面的不同高度静止下落，目的是控制小球的质量相同，改变小球的速度。 （2）让不同小球从同一斜面的相同高度静止下落，目的是控制小球的速度相同，改变小球的质量。 （3）实验中的研究对象是小球，纸盒被推开的远近反映了小球动能的大小。 （4）若水平面没有摩擦，不能完成该实验。原因是物体将做匀速直线运动。 点拨 （1）质量和速度相比，速度对动能的影响更大。 （2）判断物体动能大小的改变，主要判断质量和速度的变化情况。 （3）动能的公式。 三、势能的大小跟哪些因素有关 1.重力势能 被举高的物体能对别的物体做功，这说明被举高的物体具有能。如下图所示。 定义：物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。 2.探究重力势能的大小跟哪些因素有关 实验方法： （1）控制变量法：①质量一定，重力势能大小与高度的关系；②高度一定，重力势能大小与质量的关系 （2）转换法：物体重力势能的大小不能直接显示，可以通过木桩被撞入沙中的深度来反映，木桩被撞入沙中的深度越深，说明物体对木桩做的功越多，物体的动能越越大。如下图所示。 实验器材：质量不同的物体、小木桩、沙坑。 实验步骤： （1）先让同一个重物从不同的高度落下打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 （2）用质量不同的物体分别从同一高度落下，打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 实验结论：物体被举得越高，质量越大，物体具有的重力势能越大。 点拨 （1）判断物体重力势能大小的改变，主要判断质量和高度的变化情况。 （2）重力势能的公式。 3.弹性势能 拉紧的弓、变形的撑竿也都能做功，这说明发生弹性形变的物体也具有能。如下图所示。 （1）定义：物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 （2）弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 点拨 （1）重力势能和弹性势能统称为势能。 （2）判断物体弹性势能大小的改变，主要判断物体的弹性形变程度的变化情况。 四、机械能的转化 在许多情况下，物体既具有动能，又具有势能。例如，在空中飞行的飞机既有动能，又有重力势能；又如，摆球在摆动时，同样既有动能，又有重力势能。 1.机械能 物体的动能和势能统称为机械能。一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 2.动能和势能的转化 （1）探究摆球的动能和势能的转化 如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。 （1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。 （2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大 （3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。 由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。 物体具有的动能和势能是可以转化的。 3.动能与势能转化的应用 4.机械能守恒 在“探究摆球动能和势能的转化”实验中，我们看到，摆球每次上升达到的高度都比前次要低些。原因是由于存在着空气阻力的作用，使摆球每次上升的高度和到达最低点处的速度都逐渐减小，这说明摆球的机械能减少了。 科学家通过大量的实验事实归纳出一个结论：物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少。机械能与其他形式的能之间也可以相互转化。 机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时，机械能的总量保持不变。在理想情况下(忽略对外所做的功)，可以认为在动能和势能相互转化过程中，机械能的总量保持不变。 点拨 机械能不守恒的情况：实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力，机械能总和减小。 （1）机械能转化为其他能。例如：滚摆在摆动时与空气摩擦，机械能转化为空气的内能，最后会停下来。 （2）其他能转化为机械能。例如：火箭升空，燃料的能量转化为机械能。 【方法点拨】注意控制变量法和转换法的使用，实验结论在实际应用中的使用。 1．（23-24八年级下·河北沧州·期末）如图所示是某学习小组探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（甲、乙中小球质量分别为m、2m）。 （1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的 ； （2）实验中通过比较 来判断小球具有动能的大小； （3）对比甲图和乙图，该实验可得到的结论是：在速度一定时， 越大，动能越大； （4）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； （5）根据实验结论，请你给汽车司机写出一条交通警示语： 。 【答案】 初速度 木块被撞击后移动的距离 质量 不能 禁止汽车超载 【详解】（1）[1]根据控制变量法，实验时要控制小球达到水平面时的初速度相同，所以要让小球从同一高度由静止开始滚下。 （2）[2]小球具有动能的大小不易观察，实验时通过比较木块被撞击后移动的距离来反映小球具有动能的大小，采用了转换法。 （3）[3]由图可知，甲乙两图中，小球下落高度相等，即小球到达水平面的速度相等，乙中小球的质量更大，木块被撞击后移动的距离更大，小球的动能更大，故可得：在速度一定时，质量越大，动能越大。 （4）[4]若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受力，被撞击后将做匀速直线运动，无法比较木块被撞击后移动的距离，所以无法达到探究目的。 （5）[5]由实验可知，速度一定时，质量越大，动能越大，发生撞击时造成的伤害更大，所以建议汽车司机的交通警示语：禁止汽车超载。 2．（23-24九年级上·广西柳州·期中）小夏设计了“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的纸盒发生碰撞，纸盒沿水平向右运动直至停止。 (1)纸盒在水平面由于受到 而停止运动，该实验是通过比较纸盒在木板上滑行的距离来比较 的动能大小（选填“钢球”或“纸盒”），这种科学研究方法称为转换法。 (2)为研究超速带来的安全隐患时，小霞应选择 两图所示的实验进行比较；可得出的结论是：物体质量一定时，运动速度越大，它的动能越 。 (3)在探究“物体动能跟质量的关系”时，让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度滚下，让两个小球达到水平面时，具有相同的 。 (4)甲、乙两次实验纸盒移动过程中，纸盒与水平面间的摩擦力分别为、，克服摩擦力做的功分别为、，则 ， （两空均填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】(1) 阻力 钢球 (2) 甲、乙 大 (3)速度 (4) 等于 大于 【详解】（1）[1]纸盒在水平面向右运动时，水平面对纸盒有向左的滑动摩擦力，力可以改变物体的运动状态，摩擦力使纸盒速度慢慢减小直至停下来。 [2]根据转换法，实验中纸盒移动距离越远说明钢球对纸盒做功越多，即撞击前钢球的动能越大。所以实验中是通过比较纸盒在木板上滑行的距离来比较钢球动能的大小的。 （2）[1]为研究超速带来的安全隐患时，应控制小球的质量相同，速度不同。甲、乙两图中球的质量相同，由静止释放的高度不同，球到达平面时的速度不同。所以应选甲、乙两图的实验进行比较。 [2]甲、乙相比较，甲中球运动到平面时速度更大，能将纸盒推动的距离更远，说明甲中球做的功多，即甲中球的动能大。故可得结论为：物体质量一定时，运动速度越大，它的动能越大。 （3）探究“物体动能跟质量的关系”时要控制速度相等。让质量不同的两个小球从同一斜面的同一高度滚下，使两个小球达到水平面时，具有相同的运动速度。 （4）[1]纸盒两次移动过程中，压力和接触面的粗糙程度均不变，所以纸盒受到的滑动摩擦力相同，即f1=f2。 [2]高度越高，纸盒被撞击的越远，移动距离越大，根据公式W=fs可知，纸盒两次受到的滑动摩擦力大小相等，两次克服摩擦力所做的功W1>W2。 【方法点拨】注意控制变量法和转换法的使用，实验结论在实际应用中的使用。 3．（23-24八年级下·山西吕梁·期末）我国的城市规定：“道路边缘至建筑物、构筑物要保持一定距离，主要是考虑在建筑底层开窗开门和行人出入时不影响道路的通行，以及一旦楼上掉下物品也不影响路上行人和车辆的安全”。“圆梦”小组猜想高空坠物的破坏力可能与物体的质量、高度有关。他们利用质量不同的小球、刻度尺进行模拟实验。实验数据记录如下表： 实验序号 质量m/g 高度h/cm 沙坑的深度d/cm 1 20 5 1.2 2 40 5 1.4 3 60 5 1.6 4 80 5 1.8 (1)实验中，高空坠物的破坏力是通过 反映出来的； (2)请在图中的坐标系中描点作出沙坑的深度和小球质量的关系图象，分析图象可以得出结论 ； (3)老师认为“圆梦”小组的探究很有价值，为深入探究高空坠物的破坏力与物体的高度关系，应该控制物体的 不变，具体操作是 。 【答案】(1)沙坑的深度 (2)见解析；当高度一定时，物体质量越大，高空坠物的破坏力越大（或当高度一定时，高空坠物的破坏力与物体质量成正比） (3) 质量 将同一物体从不同的高度由静止自由下落，观察沙坑的深度 【详解】（1）实验时，使用转化法，通过沙坑的深度反应高空坠物的破坏力，沙坑的深度越深，说明高空坠物的破坏力越强。 （2）根据表格数据在坐标系中描点连线，如图所示： 或 由图像可知，沙坑的深度和小球质量的关系图象是一条过原点的直线，说明高度一定时，沙坑的深度与小球的质量成正比，可得出结论：当高度一定时，物体质量越大，高空坠物的破坏力越大。 （3）[1][2]根据控制变量法要求，为深入探究高空坠物的破坏力与物体的高度关系，应该控制物体的质量不变，将同一物体从不同的高度由静止自由下落，观察沙坑的深度。 4．（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）近年来，高空坠物事件层出不穷，给人们的生活带来很大困扰。小文和小雨同学想探究高空坠物的重力势能与哪些因素有关？她们进行了如下猜想： （1）可能与物体的质量有关； （2）可能与物体所在的高度有关。 她们在水平地面上铺一张白纸，找来三个体积相同的小球和一些颜料，将小球表面沾满颜料，从高处由静止释放，观察并记录球在白纸上留下的圆斑；相关信息如下表所示：（已知小球的质量关系为：m1＜m2=m3） 实验次数 m h/m 1 m1 1 2 m2 1.3 3 m3 1.5 根据实验过程，回答下列问题： (1)该实验中，小文是用圆斑的 （选填“清晰程度”、“面积大小”）来反映物体重力势能的大小，这种物理研究方法叫做 ； (2)如果第二次实验所得圆斑如图b所示，那么第一次就应是图 （选填“a”或“c”）； (3)对比第2、3次实验，可以得出的结论是：在质量一定时， ； (4)小雨认为记录小球在白纸上留下的圆斑，可能产生实验误差，请你提出一种好的改进措施： 。 【答案】(1) 面积大小 转换法 (2)a (3)物体下落的高度越高，物体的重力势能越大 (4)让小球落在细沙上，通过沙坑的深度反映高空坠物的重力势能 【详解】（1）[1][2]高空坠物的重力势能可以通过球与地面的接触面积（圆斑的面积大小）反映出来，这种方法是转换法。 （2）实验中，在质量相同时，高度越高，落在地面上时，球与地面接触面积越大，如果第二次实验所得圆斑如图b所示，那么第一次就应是图a。 （3）根据控制变量法对比第2、3次实验，可以得出的结论是：在质量一定时，物体下落的高度越高，物体的重力势能越大。 （4）让小球落在细沙上，测量小球砸出的沙坑的深度，通过沙坑的深度反映高空坠物的破坏力。 【方法点拨】注意控制变量法和转换法的使用，实验结论在实际应用中的使用。 5．（23-24九年级上·江苏连云港·阶段练习）小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 （1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验：（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图所示，将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块 ，从而比较弹性势能的大小。 （2）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】 不同 被推动的距离的远近 不能 【详解】（1）[1]实验是探究弹性势能的大小与物体的弹性形变的关系，所以应该改变弹簧的形变程度，所以应将同一个弹簧压缩不同的长度。 [2]实验中，无法直接测量弹性势能的大小，通过分析比较木块被推动的距离的远近来比较弹性势能的大小，采用了转换法。 （2）[3]若水平面绝对光滑，木块被推动后将做匀速直线运动，不能停下来，无法比较木块被推动的距离的远近，本实验将不能达到探究目的。 6．（23-24九年级上·陕西西安·期中）在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想： 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细均相同）、小球（质量为m1）、木块和长刻度尺各一件，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同。最后得出以下实验记录表。 实验次数 使用的弹簧 弹簧被压缩的长度 木块移动的距离 1 弹簧A 4 8 2 弹簧A 7 12 3 弹簧B 4 5 4 弹簧B 7 9 （1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，这种研究方法叫 ； （2）为了探究猜想一，可选用实验次数1和2（或3和4）的数据进行比较分析，得出结论 ； （3）为了探究猜想二，可选用实验次数 的数据进行比较分析，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关； （4）在完成实验后，小明又找来一个质量为m2的小球（m1＞m2），用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一木块，得到木块移动的距离分别为s1和s2，忽略小球自身摩擦和碰撞损失的能量对实验的影响。则s1和s2的大小关系为 。 【答案】 转换法 弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关 1和3（或2和4） 【详解】（1）[1]弹性势能的大小是通过木块被弹开的远近来体现的，这种研究方法叫转换法。 （2）[2]根据实验次数1、2的数据可知弹簧相同，压缩的程度不同，小球被弹出后推动木块移动的距离不同，得出结论弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。 （3）[3]为了探究猜想二，必须控制弹簧被压缩程度相同，改变材料，可选用实验次数1和3（或2和4），木块被推动的距离不同说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 （4）[4]因为压缩同一根弹簧至相同位置，所以弹簧的弹性势能相同，离开弹簧后小球具有的动能相同，所以木块移动的距离相同，即s1＝s2。 【方法点拨】1.清楚动能和势能大小与影响因素的关系，再判断各自影响因素的变化情况。 7．（23-24八年级下·湖南长沙·阶段练习）飞机在林场上空某一高度处喷洒农药时，水平匀速飞行，飞机的动能 ，重力势能 。 【答案】 减小 减小 【详解】[1][2]飞机在林场上空某一高度处喷洒农药时，水平匀速飞行，飞机的质量减小，速度不变，高度不变，动能减小，重力势能减小。 8．（23-24八年级下·陕西西安·期末）2024年4月25日20时58分57秒，神舟十八号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射。火箭点火后，船箭组合体加速上升过程中，神舟十八号载人飞船质量 ，其动能将 ，重力势能将 。（三空均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 不变 变大 变大 【详解】[1]质量是物体的一种属性，不随物体位置的改变而改变，所以神州十八号载人飞船在加速上升过程中，其质量不变。 [2][3]神州十八号载人飞船在加速上升过程中，质量不变，速度增大，动能变大；高度增大，重力势能变大。 【方法点拨】1.动能和势能的转化 2.判断动能和势能的相互转化情况时,先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况,那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 9．（23-24八年级下·辽宁阜新·期末）如图所示是直升机洒水救火的场景。若直升机匀速飞行，则在洒水过程中，直升机的动能 （选填“变大”“变小”或“不变”），水在下落的过程中，它的 转化为动能。 【答案】 变小 重力势能 【详解】[1]在洒水过程中，直升机的质量变小，速度不变，则动能变小。 [2]水在下落的过程中，质量不变，高度变小，速度变大，则重力势能减小，动能变大，即重力势能转化为动能。 10．（2024·内蒙古通辽·模拟预测）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具；筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示；其工作原理是将水的 能转化为水的 能。 【答案】 动 重力势 【详解】[1][2]水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流对筒车做功，使水筒内水的高度增大，所以是将水的动能转化为水的重力势能。 【方法点拨】判断机械能是否发生改变的一般方法： （1）根据题目中出现的字词，若出现“光滑”“不计摩擦”“不计空气阻力”等，一般机械能守恒。 （2）只有动能和势能之间的转化时，机械能的总量保持不变。 11．（2024·河北邢台·三模）蹦床运动是一项运动员从蹦床反弹到空中完成各种高难动作的竞技运动，具有极大的观赏性，给人以美的享受，被赋予“空中芭蕾”的称号。如图所示为一套基本健身蹦床动作，人从A点运动到B点的过程中，它的 能转化为 能；人在整个一套动作运动过程中机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】 动 重力势 不守恒 【详解】[1][2]人从A点运动到B点的过程中，高度升高，质量不变，重力势能增大，同时速度减小，质量不变，动能减小，此过程中，它的动能转化为重力势能。 [3]人在整个一套动作运动过程中，克服空气阻力做功，机械能减小，所以机械能不守恒。 12．（2024·甘肃定西·模拟预测）如图所示是高山滑雪极限运动的示意图，运动员从最高处下滑，经过起跳点后在空中飞行，在着陆坡上着陆后，再经一段滑行后静止，运动员从起跳点到着陆坡的过程中，重力势能 ，机械能 （两空均选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 减小 减小 【详解】[1][2]运动员从起跳点到着陆坡的过程中，质量不变，高度降低，所以重力势能变小；整个过程中要克服空气阻力做功，所以机械能减小。 1．（23-24八年级下·吉林·期末）在撑竿跳高比赛中，变弯的撑竿具有 能；运动员跃过横杆后，在 力的作用下落向地面。 【答案】 弹性势 重 【详解】[1]弯曲的撑竿发生弹性形变，具有弹性势能。 [2]力可以改变物体的运动状态，运动员最终落回地面是由于受到了重力的作用。 2．（23-24九年级上·广西柳州·期中）2020年嫦娥五号成功发射，火箭搭载嫦娥五号加速升空阶段，嫦娥五号的动能 ，机械能 （均选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 变大 变大 【详解】[1][2]嫦娥五号在加速上升过程中，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，机械能包括动能和势能，所以其机械能变大。 3．（23-24八年级下·上海·期末）如图所示，滚摆在上升时，滚摆的动能 ，重力势能 ，机械能 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）。（滚摆运动时不计阻力） 【答案】 变小 变大 不变 【详解】[1][2][3]滚摆在上升时，滚摆的质量不变，速度变小，滚摆的动能变小；滚摆的高度变大，滚摆的重力势能变大。滚摆运动时不计阻力，则它的机械能守恒，所以它的机械能不变。 4．（23-24八年级下·山东威海·期末）中国的载人航天技术已经取得了举世瞩目的成就，其中，返回技术已经处于世界领先水平，嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。返回器由A点到B点的动能 （填“变大”“不变”或“变小”）；B点返回器的机械能 （填“等于”或“不等于”）C点返回器的机械能。 【答案】 变小 等于 【详解】[1]由图知，返回器由A点到B点，返回器的质量不变，高度变大，重力势能变大，是返回器的动能转化为重力势能，所以返回器的动能变小。 [2]在BC段，返回器处在大气层外，没有受到空气的阻力，由于机械能是守恒的，所以，B点返回器的机械能等于C点返回器的机械能。 5．（23-24八年级下·吉林·期末）如图甲为一款乒乓球发球机，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三个质量相同的乒乓球，如图乙所示。若不计空气阻力，三个乒乓球到达乒乓球台的机械能 ，三个乒乓球到达乒乓球台的速度 。（选填“相同”或“不相同”） 【答案】 相同 相同 【详解】[1]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，由于乒乓球到达球台时所处的高度和速度都相同，则机械能是相同的。 [2]不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能也相同，所以三球到达乒乓球台的速度相同。 6．（23-24八年级下·河南南阳·阶段练习）频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越 （选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为 能，从而带来安全隐患；孔明灯俗称许愿灯，放孔明灯是我国的一种民俗文化。如图所示，孔明灯在点燃后加速上升的过程中，忽略其质量的变化，则孔明灯的动能 ，重力势能 （均选填“增大”或“减小”）。 【答案】 大 动 增大 增大 【详解】[1][2]重力势能与质量和高度有关，同一物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越大；物体从高空落下的过程中，高度越来越小，所以重力势能越来越小，速度越来越快，所以动能越来越大，故物体落下的过程中重力势能转化为动能。 [3][4]忽略其质量的变化，孔明灯在点燃后加速上升的过程中，速度变大，质量不变，动能增大；高度增加，质量不变，重力势能增大。 7．（2024·江苏扬州·二模）如图所示，完全相同的甲、乙两小球，甲球由橡皮筋系住，乙球由细线系住，都从水平位置由静止开始释放。当两球到达悬点正下方A点时，橡皮筋长度恰好与细绳长度相等，不考虑橡皮筋重、绳重及空气阻力大小，则该过程中，乙球的 能转化为 能，两小球下落到A点时两球的机械能E甲 E乙（选填“>”、“<”或“=”） 【答案】 重力势 动 < 【详解】[1][2]该过程中乙小球下落时，高度减小，速度变大，故是将重力势能转化为动能。 [3]由题知，最初两球处于同一高度由静止开始释放，则两球的重力势能相等，下摆过程中，绳子不会伸长，而橡皮条会伸长，所以，可知小球到达A点时，不计空气阻力，甲球的重力势能转化为动能和橡皮条的弹性势能，乙球的重力势能全部转化为动能，下落到A点时，甲球的机械能小于乙球的机械能。 8．（23-24八年级下·山西吕梁·期末）下列实例中，机械能正在减小的是（    ） A．蓄势待发的火箭 B．水平匀速飞行的飞机 C．加速上升的飞艇 D．匀速下降的热气球 【答案】D 【详解】A．蓄势待发的火箭（即火箭是静止的），火箭的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变；火箭不发生弹性形变，而机械能=动能+重力势能，所以火箭的机械能不变，故A不符合题意； B．水平匀速飞行的飞机，飞机的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变；飞机不发生弹性形变，而机械能=动能+重力势能，所以该飞机的机械能不变，故B不符合题意； C．加速上升的飞艇，飞艇的质量不变，速度变大，动能变大；高度变大，重力势能变大；飞艇不发生弹性形变，而机械能=动能+重力势能，所以飞艇的机械能变大，故C不符合题意； D．高空中匀速下降的热气球，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小，故D符合题意。 故选D。 9．（23-24八年级下·四川自贡·阶段练习）下列关于机械能的说法中，不正确的是（　　） A．拉开的弹弓能将弹丸射出，是因为弹弓具有弹性势能 B．匀速上升的电梯因为速度不变，所以机械能守恒 C．高空抛物这种行为非常危险，是因为物体具有重力势能 D．湍急的流水能推动水车，是因为水流具有动能 【答案】B 【详解】A．拉开的弓具有弹性势能，将弹丸射出过程中，弹性势能转化为弹丸的动能，故A正确，不符合题意； B．匀速上升的电梯，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能增大，机械能增大，故B错误，符合题意； C．高处的物体具有重力势能，下落过程中转化为动能，若砸到人，会造成很大的伤害，故C正确，不符合题意； D．流动的水具有动能，能够对水车做功，将水车推动，故D正确，不符合题意。 故选B。 10．（23-24八年级下·湖南长沙·期末）在方特研学的最后一个半小时，某同学以惊人的效率游玩了13个项目，请问以下项目中重力势能没有转化成动能的是（    ） A．过山车 B．昆仑秘境 C．海盗船 D．碰碰车 【答案】D 【详解】ABC．过山车、昆仑秘境的缆车、海盗船在由高处向下运动时，质量不变，速度增加，动能变大，高度降低，重力势能减小，重力势能转化成动能，故ABC不符合题意； D．碰碰车在平地上行驶，质量和高度不变，则重力势能不变，重力势能没有转化成动能，故D符合题意。 故选D。 11．（2024·山西大同·一模）北京冬奥会带动了冰雪运动的发展，如图是跳台滑雪的赛道。由于跳台滑雪运动员在空中的速度快，最高速度会超过30m/s，因此风对比赛的影响极大。当场地风速大于3m/s时就要停赛，以免给运动员带来危险。下列选项正确的是（　　） A．运动员从出发点到起跳点机械能保持不变 B．运动员从出发点到起跳点运动状态保持不变 C．运动员在空中飞行段重力势能转化成动能 D．运动员比赛过程中到达落地点时动能最大 【答案】C 【详解】A．运动员从出发点到起跳点的过程中，由于存在摩擦，部分机械能转化为内能，机械能减小，故A错误； B．运动员从出发点到起跳点，运动员的速度和运动方向不断改变，运动员的运动状态在变化，故B错误； C．运动员在空中飞行段质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化成动能，故C正确； D．到达落地点后，运动员要继续沿斜面向下运动，质量不变，速度继续增大，动能增大，运动员比赛过程中到达落地点时动能不是最大，故D错误。 故选C。 12．（23-24九年级上·广西柳州·期中）如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（　　） A．橡皮摆动过程中机械能不变 B．橡皮下降时，重力势能转化为动能 C．橡皮摆动到最低点时动能最小 D．橡皮上升时，重力势能转化为动能 【答案】B 【详解】A．由于在摆动中，橡皮受到了空气阻力，在克服空气阻力做功的过程中有机械能转化为内能，故机械能会逐渐变小，故A错误； B．橡皮在下降过程中，重力势能减小，动能增加，重力势能会转化为动能，故B正确； C．橡皮在最低点时，高度最低，速度最快，所以重力势能最小，动能最大，故C错误； D．橡皮在上升过程中，重力势能增加，动能减小，是动能转化为重力势能；故D错误。 故选B。 13．（23-24八年级下·山东聊城·阶段练习）游乐场中的翻滚过山车是一种惊险、刺激的游戏，如图是翻滚过山车的简化模型，图中B点为最低点，C点为轨道弧形部分的最高点。翻滚过山车在运动过程中。下列说法正确的是（　　） A．运动到B点时，动能最大 B．运动到C点时，重力势能最大 C．从B点到C点，重力势能减小，动能增大 D．从A点到B点，重力势能增大，动能减小 【答案】A 【详解】A．因为B点是最低点，翻滚过山车运动到B点时，重力势能最小，但速度最快，动能最大，故A正确； B．C点不是最高点，所以运动到C点，重力势能不是最大的，故B错误； C．从B点到C点，质量不变，高度增加，重力势能变大，速度减小，动能减小，故C错误； D．翻滚过山车从A点到B点，质量不变，高度变小了，重力势能变小，速度越来越快，动能变大，故D错误。 故选A。 14．（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．小球反弹经过D点时动能为零 B．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 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 【详解】A．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，小球在最高点时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在 D点的动能不为零，故A错误； B．小球从A点运动到B点的过程中，因光滑桌面没有摩擦阻力，小球处于平衡状态，其速度大小不变，又高度不变，所以动能和重力势能不变，故机械能不变，故B错误； C．弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反映小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大，小球在C点与在F点时相比较，小球的动能与重力势能都为零，而每次小球反弹到的最高点都比上一次的最高点低，说明小球受到空气阻力作用，机械能逐渐变小，所以小球到达C点前的机械能大于到达F点前的机械能，故小球在C点的弹性势能大于在F点的弹性势能，小球在 C点的圆斑要大于在F点的圆斑，故C错误； D．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而E点在G点之前，故小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能，故D正确。 故选D。 15．（23-24八年级下·河北承德·期末）宽城天门山景区风景怡人，溪流景观展现自然山水之美；玻璃吊桥和玻璃栈道步步惊心；空中缆车、悬崖千扣人心弦。其中空中索道缆车载着游客匀速上山时，它具有的（    ） A．动能增加，重力势能增加，机械能增加 B．动能减小，重力势能增加，机械能不变 C．动能不变，重力势能减小，机械能不变 D．动能不变，重力势能增加，机械能增加 【答案】D 【详解】由可知，缆车是匀速上山，速度不变，质量不变，故动能不变；由可知，缆车在上山过程中高度不断增加，质量不变，故重力势能增大；动能不变，重力势能增加，又由可知，故其总和机械能也在增大，ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 16．（23-24八年级下·湖北武汉·期末）如图为北京冬奥会高速摄影机记录的苏端鸣在比赛中，从跳台起跳到落地过程的情景。下列关于这一过程说法正确的（　　） ①他从起跳到最高点的过程中，动能减小，重力势能增大 ②他起跳后到达最高点时，机械能最大 ③他从空中下落过程中，重力做功越来越快 ④他从起跳到落地的整个过程中，机械能是守恒的 A．只有③④ B．只有①② C．只有②④ D．只有①③ 【答案】D 【详解】①他从起跳到最高点的过程中，他的质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，是动能逐渐转化成重力势能，故①正确； ②他起跳后到达最高点时，由于存在空气阻力，克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以在最高点时的机械能不是最大，故②错误； ③他从空中下落过程中，速度越来越大，重力不变，根据 可知，重力做功的功率越来越大，即重力做功越来越快，故③正确； ④他从起跳到落地的整个过程中，克服摩擦或空气阻力做功，机械能转化为内能，所以机械能是不守恒的，故④错误。 故选D。 17．（23-24八年级下·广西·期末）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、木块和斜面等。实验过程如图甲、乙、丙所示： (1)实验中通过比较 被撞击后移动的距离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)比较图甲、丙两图，小强认为：物体的动能大小与速度有关，他的看法是否正确？ （选填“正确”或“错误”），理由是 ； (4)比较乙、丙两图，可初步得出结论：其它条件相同时，物体的 越大，物体的动能越大； (5)本实验装置的水平面如果绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (6)本实验用到的物理研究方法有 ， 。 【答案】(1)木块 (2)速度 (3) 错误 没有控制钢球的质量相同 (4)质量 (5)不能 (6) 控制变量法 转换法 【详解】（1）木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，故实验中通过木块移动的距离来判定动能的大小。 （2）比较甲、乙两图实验，小球的质量相同，滚下的高度不同，速度不同，木块移动的距离不同，可以得到动能大小与物体的速度有关。 （3）[1][2]比较甲、丙两图实验可知，滚下的高度不相同，到达水平面时的速度不同，质量不相同，所以无法判定物体的动能大小与速度是否有关，他的看法是错误的。 （4）比较乙、丙两图实验可知，滚下的高度相同，速度相同，钢球的质量越大，推动木块移动的距离越远，动能越大。 （5）若水平面绝对光滑，由牛顿第一定律，物体将一直匀速直线运动下去，无法比较木块移动的距离而无法比较动能的大小。 （6）动能的大小与物体的质量和速度都有关系，实验用到控制变量法；验中通过木块移动的距离来判定动能的大小，用到转换法。 18．（23-24九年级上·广西柳州·期中）某同学设计了如图所示的实验以探究重力势能与哪些因素有关：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球进行了四组实验（不计空气摩擦，球在管道中的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为和，C、D两球陷入沙深度为，且。 (1)本实验铅球的重力势能大小是通过 来反映的；此外，实验还用到了一种常见的物理实验研究方法： 。 (2)比较 两球，可得出结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大； (3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论： ； (4)比较C、D两球，发现两球运动路径不同，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”）。 【答案】(1) 铅球陷入沙中的深度 控制变量法 (2)A、B (3)在质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大 (4)无关 【详解】（1）[1][2]本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙中的深度来反映，此实验方法是转换法。本实验中还用到一种常见的物理实验研究方法：控制变量法，如A、B中控制了高度相同。 （2）比较A、B两球发现下落高度相同，B球质量大，陷入沙里更深，说明B球重力势能更大，可得结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。 （3）比较A、C两球，发现两球质量均为m，C球下落高度更大，C球陷入沙深度更大，说明C球的重力势能更大，由此可得结论：在质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大。 （4）比较C、D两球，发现它们质量相等，高度相等，两球运动路径不同，而陷入沙深度相同，即两球的重力势能相同，可得结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 19．（23-24八年级下·全国·课后作业）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（如图甲所示）。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，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？小文提出如下猜想。 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关； 猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关； 猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。 （1）为验证猜想一，他设计了如图乙、丙所示实验，实验时将同一弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较 ，从而比较弹性势能的大小； （2）为验证猜想二，需选用 的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关； （3）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】 不同 木块移动距离的大小 长度和粗细相同，材料不同 相同 木块移动的距离不相等 不能 【详解】 （1）[1][2]根据控制变量法的思想，为了探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关，应该在保证其他条件相同的前提下，使弹簧的压缩程度不同，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，通过观察木块被推开的距离大小来判断弹簧的弹性势能是否相同。若木块被推开的距离大，说明弹性势能大。 （2）[3][4][5]根据控制变量法的思想，为了探究弹性势能的大小与弹簧的材料的关系，应该在保证其他条件相同的前提下，需选用长度和粗细相同，材料不同的两根弹簧，将两根弹簧压缩相同的长度，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，通过观察木块被推开的距离大小来判断弹簧的弹性势能是否相同。若木块被推开的距离不同，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 （3）[6]由题意知，假如水平面绝对光滑，木块，在水平方向受到的阻力为0，其会在水平面上做匀速直线运动，因而无法比较木块移动距离的远近，不能比较弹性势能的大小，不能达到探究目的。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$