12.1动能 势能 机械能-2024-2025学年九年级物理上册步步为赢·课课练（苏科版）

苏 科 版 物 理 九 年 级 上 册 第十二章《机械能和内能》 12.1动能 势能 机械能 夯实基础 知识点一 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．能量的单位：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：物体做功必然伴随能量的转化，物体做功的过程就是能量转化的过程，物体做多少功，某种形式的能转化为别的形式的能就有多少。 趁热打铁： 例1．关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ） A．物体具有的能越多，它做的功越多 B．物体有了能就一定正在做功 C．做功的物体一定具有能 D．物体做功的多少与它具有的能无关 知识点二 动能 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。 趁热打铁： 例2．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上某处由静止释放，撞击斜面底部的木块，下列分析错误的是（　　） A．实验中，是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小 B．利用甲、丙两图可以探究动能大小与质量的关系 C．乙、丙两图中，小球到达到水平面时，具有相同的速度 D．若水平面光滑且足够长，则木块运动后其动能保持不变 例3．如图所示为运动员在比赛中投掷铅球的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中，动能随时间变化图像为（ ） A． B． C． D． 知识点三 重力势能 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如图甲，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如图乙，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】实验甲说明：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。 实验乙说明：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。 【注意事项】探究动能影响因素的实验中改变高度是为了改变速度这一影响因素，探究重力势能影响因素的实验中改变高度就是为了改变高度这一影响因素。到底是为了改变高度还是改变速度，取决于实验探究的是动能还是重力势能。 趁热打铁： 例4．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mA=mB≠mC，木桩相同，木桩和重物位置如图甲所示，重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示。下列说法错误的是（    ） A．重物下落时，重物的重力势能转化为动能 B．木桩打入沙中的深度可以反映重物重力势能的大小 C．比较A、C可知，重物下落的高度越高，重力势能越大 D．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则mB<mC 例5．如图所示，小明在凤岭儿童公园乘坐匀速转动的“幸福摩天轮”向最高点运动的过程中，小明的动能和重力势能的变化情况为（    ） A．动能不变，重力势能不变 B．动能变小，重力势能变大 C．动能不变，重力势能变大 D．动能变大，重力势能变大 知识点四 弹性势能 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】 对于同一弹簧，其弹性势能随弹性形变程度增大而增大，对于不同的弹簧，弹性势能还与弹性体材料有关。 趁热打铁： 例6．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 例7．如图所示，两边分别用弹簧K1和K2拴住的滑块M静止在0点处，此时两弹簧均未发生形变。用手向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从0点向右运动时（弹簧在弹性限度内）( ) A．弹簀K1和K2的势能同时增大 B．弹簧K1和K2的势能同时减小. C．.弹簧K1的势能增大，K2的势能减小 D．弹簧K1的势能减小，K2的势能增大 知识点五 机械能 1．动能和势能统称机械能。物体具有的机械能为物体具有的动能和势能的总和。 2．动能和势能能够相互转化。 当一种能量减少，另一种能量增加，两种能量可通过做功联系起来时，称为能量的转化。 （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。 如回力小汽车玩具 3．机械能守恒 （1）对于只有重力做功的情况，物体自身的动能和势能相互转化，物体的机械能守恒； （2）对于只有弹力做功，分两种情况： ①物体本身为弹性体（篮球、乒乓球等），物体自身的弹性势能和其动能、势能相互转化，物体的机械能守恒； ②物体与轻质弹性体（弹簧、弹性绳等）连接，物体的动能、势能和弹性体的弹性势能相互转化，物体和轻质弹性体组成的系统机械能守恒，物体和弹性体各自的机械能不守恒。 4．机械能变化的分析 （1）根据“机械能=动能+势能”的关系分析 a．若遇以下三种情况，机械能增大： ①动能和势能同增大；②动能增加量大于势能减少量；③势能增加量大于动能减少量。 b．若遇以下三种情况，机械能减小： ①动能和势能同减小；②动能增加量小于势能减少量；③势能增加量小于动能减少量。 c．若遇以下一种情况，机械能守恒： 势能增加量等于动能减少量。 （2）根据有无除重力和弹力之外的外力做功分析 ①如果除重力和弹力外没有其他外力做功（如无摩擦、无空气阻力），则动能势能转化过程中机械能守恒。②当有其他动力对物体做功时，机械能增加，动力做多少功，机械能就增加多少；当有其他阻力对物体做功时，机械能减少，阻力做多少功，机械能就减少多少。 趁热打铁： 例8．跳远是一项传统的体育运动项目，在跳远比赛中，运动员加速助跑、起跳、落地的几个阶段如图所示。下列说法正确的是（　　） A．最高点到落地的过程中，重力势能转化为动能 B．经过最高点时重力势能最小 C．起跳后到最高点的过程中，动能逐渐增大 D．加速助跑阶段，机械能保持不变 例9．如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（    ） A．从a到c的过程中，小球重力势能不变 B．小球在c、d两点的动能可能相等 C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大 D．从a到d的过程中，小球机械能守恒 例10．草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的（　　） A．动能不变，势能不变，机械能不变 B．动能减小，势能增大，机械能不变 C．动能减小，势能减小，机械能减小 D．动能减小，势能不变，机械能减小 例11．下列实例中物体的机械能增大的是（　　） A．飞机在空中水平匀速飞行 B．运载火箭迅速升入高空 C．乒乓球触地后向上弹起 D．滑雪运动员从山坡上滑下 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．关于功和能，下列各种说法中正确的是（    ） A．高度大的物体势能一定大 B．速度大的物体动能一定大 C．物体具有做功的本领，就说它具有能 D．物体运动时的机械能一定比它静止时大 2．如图是学校运动会上运动员跳高时的情景，若不计空气阻力，下列关于跳高过程中的运动员，说法正确的是（　　） A．上升过程中动能转化为重力势能 B．上升过程中动能不变，重力势能增大 C．下降过程中动能增大，重力势能不变 D．下降过程中动能转化为重力势能 3．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．动能不变，重力势能不变，机械能不变 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能减少，重力势能增加，机械能减少 4．如图所示，在竖直平面内，小球从A点由静止释放，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，在小球摆动的过程中，最终会停在最低点B，下列分析正确的是（　　） A．由A到B的过程中，小球的机械能增加 B．由B到C的过程中，小球的动能全部转化为重力势能 C．小球从C点返回，摆到左侧的最大高度小于C点的高度 D．小球第二次经过B点的速度等于小球第一次经过B点的速度 5．如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（    ） A．重力势能转化为动能，机械能减小 B．动能不变，机械能不变 C．重力势能减小，机械能不变 D．动能不变，机械能减小 6．下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是（　　） A．篮球从高处落下 B．钟表里的发条带动指针转动 C．秋千从低处荡向高处 D．物块在斜面上由静止下滑 7．如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 二、填空题 8．2021年5月 15日，由中国航天科技集团研制的火星探测器天问一号，经历十个月的太空旅行后，携带其着陆巡视器成功着陆火星乌托邦平原。探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化。探测器由近火点向远火点运动时，速度不断减小，这一过程中，探测器的动能 ，重力势能 （前两空均填“增大”、“减小”或“不变”），探测器的机械能 （填“守恒”或“不守恒”）。 9．如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点下落至B点的过程中，它的 能转化为 能；弹性小球从B点上升至C点又开始下落，小球在B点的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）它在C点的机械能。 10．为创建文明城市，环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，在此过程中，扫地车整体的惯性 ，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能 ，重力势能 ，机械能 。（均选填“不变”、“变大”或“变小”） 11．取两只组成材料、大小均相同的皮球，将两球的表面涂黑，使其从同一高度处自由落下，在纸上留下如图所示的黑斑。根据黑斑的大小可以判定： 球充气不足， 球落地后能反弹的高度较大；弹性形变大的物体弹性势能 （填“肯定大”“不一定大”或“肯定小”）。 三、实验题 12．为“探究动能的大小跟哪些因素有关”，进行了如图所示的实验，其中m1=m2<m3，h1=h3>h2，所用物块为木块。 (1)本实验研究的是 （选填“小球”或“木块”）的动能与它的质量、速度的关系；实验中物体的速度是指 （选填“即将碰撞木块时”或“碰撞木块后”）的速度。 (2)甲、乙两次实验中木块克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2（选填“>”“=” 或“<”），从能量转化的角度也可以看出，两次实验中甲实验中的小球的动能 （选填“较大”或“较小”）。 (3)进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，为了使木块不滑出木板，需改进丙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，以下可行的方法是 ___________（填写正确选项前的字母）； A．适当增加钢球的高度 B．适当降低钢球的高度 C．换用质量更小的钢球 (4)若水平面是光滑的，木块被小球碰撞后将 （选填“静止”或“匀速直线运动”）， （选填“能”或“不能”）完成该实验探究。 13．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； 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，他设计了如图所示的实验，实验时将同一弹簧压缩 （相同/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 （相同/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 （能/不能）达到探究目的，原因是 。 ——提能力—— 一、单选题 1．2月6日，在2024年多哈游泳世锦赛女子十米跳台决赛中，中国选手全红婵发挥完美，夺得冠军，也拿下了她跳水生涯的金牌大满贯。图示为其参加比赛时的分解动作示意图。不考虑空气阻力，下列对全红婵的分析正确的是（　　） A．到达最高点时，速度为零，处于平衡状态 B．运动员上升过程中，动能转化为重力势能 C．从最高点到入水前的过程中，因为速度越来越大，所以惯性变大 D．从最高点到入水前的过程中，动能转化为重力势能 2．一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中正确的是（　　） A．小球在B点的动能大于在C点的动能 B．小球在B点的重力势能小于在C点的重力势能 C．小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功 D．小球所受的重力在AB段做功的功率等于在BC段做功的功率 3．如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，P、Q间细线拉力大小为F，（细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起）则（　　） A．钩码落地前F＝3mg，Q的机械能增大 B．钩码落地前F＜3mg，Q的机械能增大 C．钩码落地后F＝2mg，P的机械能不变 D．钩码落地后F＞2mg，P的机械能减小 4．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点 B 和最低点 C，然后摆动到与B 点等高的 D 点后返回。小方从A 摆到 D 的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小方在 B 点和 D 点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到 C点，重力势能全部转化为动能 D．当摆动到 D 点时，假设力全部消失，则小方将保持静止 5．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫块，楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，弹簧原来在平衡位置。在车厢相互撞击时与力的作用下，下列说法正确的是（　） A．弹簧1与弹簧2都被压缩，弹簧的弹性势能减小 B．弹簧1被压缩，弹簧2被拉长，两弹簧的弹性势能都增大 C．工作过程中，弹簧的弹性势能的增加是通过做功实现的 D．垫块的动能全部转化成弹簧的弹性势能 6．杭州亚运会中国撑杆跳名将李玲打破赛会纪录夺冠赢得观众阵阵掌声。如图所示，运动员撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升：C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升：D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。下列说法不正确的是（　　） A．在A→B阶段人的动能逐渐增大 B．在B→C阶段杆的弹性势能增大 C．在C→D阶段人的重力势能增大 D．在D→E阶段中人的机械能减小 7．如图所示，一段弹簧固定在水平桌面上（如图甲所示）将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态（如图乙所示）用竖直向下的力压小球至如图丙的位置，然后撤去力F，小球向上运动到A点后下落（如图丁所示），不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中，下列说法中正确的是（   ） A．刚撤去F时，弹簧的弹性势能最大 B．小球在上升过程中，动能一直在减小 C．小球在A点处于平衡状态 D．小球上升到A点时，重力势能最小 8．如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（　　） A．t1∼t2内，电梯可能向上运动 B．t2∼t3内，M的机械能保持不变 C．t3∼t4内，电梯的动能一定增大 D．t1∼t4内，弹簧的弹性势能不变 9．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，另一端可自由伸长到B点。今使一质量为m的小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能在水平面上运动到C点静止，已知AC=L；若将小物体系在弹簧上，在A点静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为s，则下列关系中不可能的是（　　） A．s>L B．s=L C． D． 二、填空题 10．某学生做试题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W，则他在做试题的70min内，心脏约做功 J；如图所示，将轻质弹性绳一端固定在A处，在另一端拴上一金属小球，将小球拉至水平位置B处（弹性绳处于原长）由静止释放，不考虑空气阻力，当小球摆动到C处时，小球的机械能将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 11．如图所示是一座高山的等高线图（即同一等高线上每点高度均相同），登山运动员在B点的重力势能 在A点的重力势能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中“弓”因为发生了 而具有能，这种能让箭向天空飞射而出，转化为箭矢的重力势能与 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 九 年 级 上 册 第十二章《机械能和内能》 12.1动能 势能 机械能 夯实基础 知识点一 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．能量的单位：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：物体做功必然伴随能量的转化，物体做功的过程就是能量转化的过程，物体做多少功，某种形式的能转化为别的形式的能就有多少。 趁热打铁： 例1．关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ） A．物体具有的能越多，它做的功越多 B．物体有了能就一定正在做功 C．做功的物体一定具有能 D．物体做功的多少与它具有的能无关 【答案】C 【详解】A．物体具有的能越多，它做功的本领越大，但不一定做功，故A错误； B．物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，故B错误； CD．能量可以发生转化，能量的转化是通过做功实现的，做功的物体一定具有能，故C正确，D错误 故选C。 知识点二 动能 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。 趁热打铁： 例2．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上某处由静止释放，撞击斜面底部的木块，下列分析错误的是（　　） A．实验中，是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小 B．利用甲、丙两图可以探究动能大小与质量的关系 C．乙、丙两图中，小球到达到水平面时，具有相同的速度 D．若水平面光滑且足够长，则木块运动后其动能保持不变 【答案】B 【详解】A．根据转换法可知，实验中是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小，木块移动的距离越大，表明小球的动能越大，故A正确，不符合题意； B．甲、丙两图中小球的质量不同，下落的高度不同，所以无法探究动能大小与质量的关系，故B错误，符合题意； C．乙、丙两图中，小球下落的高度是相同的，则小球到达到水平面时，具有相同的速度，故C正确，不符合题意； D．若水平面光滑且足够长，运动的木块将做匀速直线运动，其质量不变，速度不变，动能保持不变，故D正确，不符合题意。 故选B。 例3．如图所示为运动员在比赛中投掷铅球的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中，动能随时间变化图像为（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】 铅球离手后，质量保持不变，高度先升高，这个过程速度变小，动能转化为重力能，所以动能减少；到最高点，铅球在水平方向上的速度不为0，所以动能不为0；接着高度降低，这个过程重力势能转化为动能，动能增大。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 知识点三 重力势能 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如图甲，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如图乙，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】实验甲说明：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。 实验乙说明：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。 【注意事项】探究动能影响因素的实验中改变高度是为了改变速度这一影响因素，探究重力势能影响因素的实验中改变高度就是为了改变高度这一影响因素。到底是为了改变高度还是改变速度，取决于实验探究的是动能还是重力势能。 趁热打铁： 例4．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mA=mB≠mC，木桩相同，木桩和重物位置如图甲所示，重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示。下列说法错误的是（    ） A．重物下落时，重物的重力势能转化为动能 B．木桩打入沙中的深度可以反映重物重力势能的大小 C．比较A、C可知，重物下落的高度越高，重力势能越大 D．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则mB<mC 【答案】C 【详解】A．重物下落时，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重物的重力势能转化为动能，故A正确，不符合题意； B．根据转换法的思想，可以用木桩打入沙中的深度反映重物重力势能的大小，故B正确，不符合题意； C．根据控制变量法的思想，A、C的重力不同，下落的高度也不同，因此比较A、C不能得出重物下落的高度越高，重力势能越大，故C错误，符合题意； D．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则B、C的重力势能相同，C下落的高度小，因此质量大，所以mB<mC，故D正确，不符合题意。 故选C。 例5．如图所示，小明在凤岭儿童公园乘坐匀速转动的“幸福摩天轮”向最高点运动的过程中，小明的动能和重力势能的变化情况为（    ） A．动能不变，重力势能不变 B．动能变小，重力势能变大 C．动能不变，重力势能变大 D．动能变大，重力势能变大 【答案】C 【详解】小明在凤岭儿童公园乘坐匀速转动的“幸福摩天轮”向最高点运动的过程中，他的质量不变，速度不变，动能不变，他的高度变大，重力势能变大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 知识点四 弹性势能 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】 对于同一弹簧，其弹性势能随弹性形变程度增大而增大，对于不同的弹簧，弹性势能还与弹性体材料有关。 趁热打铁： 例6．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。 例7．如图所示，两边分别用弹簧K1和K2拴住的滑块M静止在0点处，此时两弹簧均未发生形变。用手向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从0点向右运动时（弹簧在弹性限度内）( ) A．弹簀K1和K2的势能同时增大 B．弹簧K1和K2的势能同时减小. C．.弹簧K1的势能增大，K2的势能减小 D．弹簧K1的势能减小，K2的势能增大 【答案】A 【详解】影响弹簧弹性势能的主要因素是弹簧的形变程度大小，形变越大弹性势能越大。由题意可知，当滑块从0点向右运动时，弹簧K1被拉长，K2被压缩，弹性势能都增加。 故选A。 知识点五 机械能 1．动能和势能统称机械能。物体具有的机械能为物体具有的动能和势能的总和。 2．动能和势能能够相互转化。 当一种能量减少，另一种能量增加，两种能量可通过做功联系起来时，称为能量的转化。 （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。 如回力小汽车玩具 3．机械能守恒 （1）对于只有重力做功的情况，物体自身的动能和势能相互转化，物体的机械能守恒； （2）对于只有弹力做功，分两种情况： ①物体本身为弹性体（篮球、乒乓球等），物体自身的弹性势能和其动能、势能相互转化，物体的机械能守恒； ②物体与轻质弹性体（弹簧、弹性绳等）连接，物体的动能、势能和弹性体的弹性势能相互转化，物体和轻质弹性体组成的系统机械能守恒，物体和弹性体各自的机械能不守恒。 4．机械能变化的分析 （1）根据“机械能=动能+势能”的关系分析 a．若遇以下三种情况，机械能增大： ①动能和势能同增大；②动能增加量大于势能减少量；③势能增加量大于动能减少量。 b．若遇以下三种情况，机械能减小： ①动能和势能同减小；②动能增加量小于势能减少量；③势能增加量小于动能减少量。 c．若遇以下一种情况，机械能守恒： 势能增加量等于动能减少量。 （2）根据有无除重力和弹力之外的外力做功分析 ①如果除重力和弹力外没有其他外力做功（如无摩擦、无空气阻力），则动能势能转化过程中机械能守恒。②当有其他动力对物体做功时，机械能增加，动力做多少功，机械能就增加多少；当有其他阻力对物体做功时，机械能减少，阻力做多少功，机械能就减少多少。 趁热打铁： 例8．跳远是一项传统的体育运动项目，在跳远比赛中，运动员加速助跑、起跳、落地的几个阶段如图所示。下列说法正确的是（　　） A．最高点到落地的过程中，重力势能转化为动能 B．经过最高点时重力势能最小 C．起跳后到最高点的过程中，动能逐渐增大 D．加速助跑阶段，机械能保持不变 【答案】A 【详解】A．最高点到落地的过程中，质量不变，高度下降，速度增大，重力势能减小，动能增大，则重力势能转化为动能，故A正确； B．经过最高点时，高度最高，质量不变，则重力势能最大，故B错误； C．起跳后到最高点的过程中，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故C错误； D．加速助跑阶段，高度不变，质量不变，重力势能不变，但速度变大，动能增加，故机械能增大，故D错误。 故选A。 例9．如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（    ） A．从a到c的过程中，小球重力势能不变 B．小球在c、d两点的动能可能相等 C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大 D．从a到d的过程中，小球机械能守恒 【答案】B 【详解】A．a点略高于c点，从a到c的过程中，小球重力势能先变小，后变大，a点的重力势能大于c点的重力势能，故A错误； B． cd段内壁粗糙，小球从c点到d点克服摩擦阻力，小球的机械能减小，小球在c点的机械能大于d点，小球在c点的重力势能大于d点，因此c、d两点的动能可能相等，故B正确； CD．b点与d点等高，b点与d点的重力势能相同，从a到d的过程中，ab段和bc段内壁光滑，ac段机械能守恒，cd段由于小球克服摩擦阻力，小球的机械能减小，机械能不守恒，小球在b点的机械能大于d点，小球运动到b点时，动能最大，故CD错误。 故选B。 例10．草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的（　　） A．动能不变，势能不变，机械能不变 B．动能减小，势能增大，机械能不变 C．动能减小，势能减小，机械能减小 D．动能减小，势能不变，机械能减小 【答案】C 【详解】当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，其质量在不断减小，高度和速度不变，因此，由动能和重力势能的影响因素可知，其动能和重力势能均减小。所以机械能的总量也减小。 故选C。 例11．下列实例中物体的机械能增大的是（　　） A．飞机在空中水平匀速飞行 B．运载火箭迅速升入高空 C．乒乓球触地后向上弹起 D．滑雪运动员从山坡上滑下 【答案】B 【详解】A．飞机在空中水平匀速飞行时，高度、速度和质量均不变，则飞机的动能和势能不变，即机械能不变，故A不符合题意； B．运载火箭迅速升入高空时，质量不变，速度和高度均变大，则火箭的动能和势能均变大，即机械能变大，故B符合题意； C．乒乓球触地后向上弹起，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，机械能总量不变，故C不符合题意； D．滑雪运动员从山坡上滑下，质量不变，速度变大，高度降低，运动员的动能变大，势能减小，将重力势能转化为动能，机械能总量不变，故D不符合题意。 故选B。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．关于功和能，下列各种说法中正确的是（    ） A．高度大的物体势能一定大 B．速度大的物体动能一定大 C．物体具有做功的本领，就说它具有能 D．物体运动时的机械能一定比它静止时大 【答案】C 【详解】A．影响重力势能的因素是质量和高度，不知道质量的情况下，高度大的物体势能不一定大，故A错误； B．影响动能的因素是质量和速度，不知道质量的情况下，速度大的物体动能不一定大，故B错误； C．根据能的定义，一个物体能够对外做功，我们就说它具有能，所以物体具有做功的本领，就说它具有能，故C正确； D．机械能包括动能和势能，所以物体运动时的机械能不一定比它静止时大，故D错误。 故选C。 2．如图是学校运动会上运动员跳高时的情景，若不计空气阻力，下列关于跳高过程中的运动员，说法正确的是（　　） A．上升过程中动能转化为重力势能 B．上升过程中动能不变，重力势能增大 C．下降过程中动能增大，重力势能不变 D．下降过程中动能转化为重力势能 【答案】A 【详解】AB．上升的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能，故A正确，B错误； CD．下降的过程中，机械能守恒，保持不变，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故CD错误。 故选A。 3．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．动能不变，重力势能不变，机械能不变 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能减少，重力势能增加，机械能减少 【答案】C 【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．飞船在加速升空过程中，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C正确，BD错误。 故选C。 4．如图所示，在竖直平面内，小球从A点由静止释放，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，在小球摆动的过程中，最终会停在最低点B，下列分析正确的是（　　） A．由A到B的过程中，小球的机械能增加 B．由B到C的过程中，小球的动能全部转化为重力势能 C．小球从C点返回，摆到左侧的最大高度小于C点的高度 D．小球第二次经过B点的速度等于小球第一次经过B点的速度 【答案】C 【详解】在小球摆动的过程中，最终会停在最低点B，表明在此过程中存在机械能的损失，即由于空气摩擦向内能的转化。 A．由A到B的过程中，小球高度变小，速度增加，重力势能转化为动能，由于存在机械能的损失，小球的机械能减小，故A错误； B．由B到C的过程中，小球高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，由于存在机械能的损失，小球的动能一部分转化为内能，并没有全部转化为重力势能，故B错误； C．小球从C点返回，在此过程中存在机械能的损失，即由于空气摩擦向内能的转化，小球的机械能减小，摆到左侧的最大高度小于C点的高度，故C正确； D．小球在此过程中存在机械能的损失，第二次经过B点的机械能减小，重力势能不变，则动能减小，故速度小于小球第一次经过B点的速度，故D错误。 故选C。 5．如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（    ） A．重力势能转化为动能，机械能减小 B．动能不变，机械能不变 C．重力势能减小，机械能不变 D．动能不变，机械能减小 【答案】D 【详解】BCD．小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变，高度降低，则重力势能减小，所以机械能减小。故BC不符合题意，D符合题意； A．动能不变，重力势能减小，所以并非是重力势能转化为动能，故A不符合题意。 故选D。 6．下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是（　　） A．篮球从高处落下 B．钟表里的发条带动指针转动 C．秋千从低处荡向高处 D．物块在斜面上由静止下滑 【答案】C 【详解】A．篮球从高处落下的过程中，高度下降，速度增加，是重力势能转化为动能，故A不符合题意； B．钟表里的发条带动指针转动，钟表的弹性势能转化为指针的动能，故B不符合题意； C．秋千从低处荡向高处，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，是动能转化为重力势能，故C符合题意； D．物块在斜面上由静止下滑，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，因克服摩擦做功，还有一部分机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选C。 7．如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 【答案】D 【详解】魔罐”在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，即滚动至最远时，橡皮筋的弹性势能最大，“魔罐”开始向回滚动，在“魔罐”滚回来的过程中橡皮筋的弹性势能减小，罐子的动能增大，弹性势能转化为动能，整个滚动过程中要克服摩擦做功，机械能减小。故ABC错误，D正确。 故选D。 二、填空题 8．2021年5月 15日，由中国航天科技集团研制的火星探测器天问一号，经历十个月的太空旅行后，携带其着陆巡视器成功着陆火星乌托邦平原。探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化。探测器由近火点向远火点运动时，速度不断减小，这一过程中，探测器的动能 ，重力势能 （前两空均填“增大”、“减小”或“不变”），探测器的机械能 （填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】 减小 增大 守恒 【详解】[1]探测器由近火点向远火点运动时，质量不变，速度不断减小，动能减小。 [2]探测器由近火点向远火点运动时，质量不变，高度增大，重力势能增大。 [3]在这一过程中，不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化，所以探测器的机械能守恒。 9．如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点下落至B点的过程中，它的 能转化为 能；弹性小球从B点上升至C点又开始下落，小球在B点的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）它在C点的机械能。 【答案】 重力势 动 大于 【详解】[1][2]弹性小球从A点下落至B点的过程中，质量不变，高低降低，速度增大，可知重力势能减小，动能增大，所以是重力势能转化为动能。 [3]由于小球受到空气阻力，所以运动过程中机械能不断减小，故小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。 10．为创建文明城市，环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，在此过程中，扫地车整体的惯性 ，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能 ，重力势能 ，机械能 。（均选填“不变”、“变大”或“变小”） 【答案】 变大 不变 不变 不变 【详解】[1]环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，扫地车的质量变大，惯性变大。 [2][3]当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，速度不变，质量不变，动能不变，高度不变，重力势能不变。 [4]由于机械能为动能、势能的和，所以，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进时，机械能不变。 11．取两只组成材料、大小均相同的皮球，将两球的表面涂黑，使其从同一高度处自由落下，在纸上留下如图所示的黑斑。根据黑斑的大小可以判定： 球充气不足， 球落地后能反弹的高度较大；弹性形变大的物体弹性势能 （填“肯定大”“不一定大”或“肯定小”）。 【答案】 A B 不一定大 【详解】[1]A球在地面上留下的黑斑较大，说明它的充气不足。 [2]B球在地面上留下的黑斑较小，说明它的充气较足，因此反弹的高度也就较大。 [3]A球的弹性形变比B球大，但是球弹起的高度比B球小，因此弹性形变大的物体弹性势能不一定大。 三、实验题 12．为“探究动能的大小跟哪些因素有关”，进行了如图所示的实验，其中m1=m2<m3，h1=h3>h2，所用物块为木块。 (1)本实验研究的是 （选填“小球”或“木块”）的动能与它的质量、速度的关系；实验中物体的速度是指 （选填“即将碰撞木块时”或“碰撞木块后”）的速度。 (2)甲、乙两次实验中木块克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2（选填“>”“=” 或“<”），从能量转化的角度也可以看出，两次实验中甲实验中的小球的动能 （选填“较大”或“较小”）。 (3)进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，为了使木块不滑出木板，需改进丙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，以下可行的方法是 ___________（填写正确选项前的字母）； A．适当增加钢球的高度 B．适当降低钢球的高度 C．换用质量更小的钢球 (4)若水平面是光滑的，木块被小球碰撞后将 （选填“静止”或“匀速直线运动”）， （选填“能”或“不能”）完成该实验探究。 【答案】(1) 小球 即将碰撞木块时 (2) > 较大 (3)C (4) 匀速直线运动 不能 【详解】（1）[1]实验中通过比较木块滑动的距离来反映小球动能的大小，故该实验探究的是小球的动能与它的质量、速度的关系。 [2]本实验探究对象是小球，通过改变小球的质量和速度，探究碰撞前小球的动能，故该实验物体的速度是指小球从斜面由静止滚下，滚到水平面上即将碰撞木块时的速度。 （2）[1]甲、乙两次实验中两小球受到的摩擦力大小相等，由图可知甲图中移动的距离大，故甲实验中客服摩擦力做功多，即 [2]从能量转化的角度也可以看出，动能越大，能够做功越多，故两次实验中甲实验中的小球动能较大。 （3）进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，与甲图实验对比，小球下落高度相同，因此小球撞击木块时速度相同，探究的是小球动能与小球质量的关系，根据控制变量法可知应控制小球速度不变，即控制小球下落的高度不变，故在不改变木板长度的情况下，可以通过适当减小钢球的质量，减小钢球的动能。 故选C。 （4）[1][2]若平面绝对光滑，则碰撞后的木块将一直做匀速直线运动，小球碰撞前的动能将不能由木块移动的距离体现，故不能完成该实验探究。 13．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； 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，他设计了如图所示的实验，实验时将同一弹簧压缩 （相同/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 （相同/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 （能/不能）达到探究目的，原因是 。 【答案】 不同 木块被推动距离的远近 长度和粗细相同，材料不同 相同 木块被推动的距离不相等 不能 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 【详解】（1）[1]要验证弹性势能大小与弹簧被压缩程度的关系，则需保持其他条件不变，将弹簧压缩到不同程度，运用了控制变量法。 [2]观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小，运用了转换法。 （2）[3][4]验证猜想二，用控制变量法：选用长度和粗细相同，材料不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩相同的长度，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。 [5]对数据进行比较分析时，若木块被推动的距离不相等，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 （3）[6][7]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。 ——提能力—— 一、单选题 1．2月6日，在2024年多哈游泳世锦赛女子十米跳台决赛中，中国选手全红婵发挥完美，夺得冠军，也拿下了她跳水生涯的金牌大满贯。图示为其参加比赛时的分解动作示意图。不考虑空气阻力，下列对全红婵的分析正确的是（　　） A．到达最高点时，速度为零，处于平衡状态 B．运动员上升过程中，动能转化为重力势能 C．从最高点到入水前的过程中，因为速度越来越大，所以惯性变大 D．从最高点到入水前的过程中，动能转化为重力势能 【答案】B 【详解】A．全红婵运动到最高点时，只受重力作用，因此受到的力不是平衡力，处于非平衡状态，故A错误； B．从最高点到入水前的过程中，全红婵的重力势能增加，动能减小，动能转化为重力势能，故B正确； C．惯性的大小只与质量有关，从最高点到入水前的过程中，全红婵的惯性不变，故C错误； D．运从最高点到入水前的过程中，质量不变，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故D错误。 故选B。 2．一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中正确的是（　　） A．小球在B点的动能大于在C点的动能 B．小球在B点的重力势能小于在C点的重力势能 C．小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功 D．小球所受的重力在AB段做功的功率等于在BC段做功的功率 【答案】C 【详解】A．小球从A点由静止开始下落，质量不变，速度越来越大，动能不断变大，排球在B点的动能小于在C点的动能，故A错误； B．小球的质量不变，C点的高度小于在B点的高度，故小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能，故B错误； C．已知AB=BC，根据W=Gh可知，重力一定，通过的距离相同，所以重力做的功相同，故C正确； D．由题意可知，小球在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度，AB和BC的距离相等，所以在BC段所用的时间小于在AB段所用时间，根据可知，重力做功相同的情况下，BC段的时间短，所以BC段做功的功率大，故D错误。 故选C。 3．如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，P、Q间细线拉力大小为F，（细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起）则（　　） A．钩码落地前F＝3mg，Q的机械能增大 B．钩码落地前F＜3mg，Q的机械能增大 C．钩码落地后F＝2mg，P的机械能不变 D．钩码落地后F＞2mg，P的机械能减小 【答案】B 【详解】AB．物块P、物块Q和钩码在同一根绳上，运动情况相同，把钩码和物块P看成一个整体，钩码落地前，细线受到向左的拉力为 F左=2mg+mg=3mg 细线受到向右的拉力为 F右=2mg 由此可知，细线向左做加速运动，则钩码和物块P向下做加速运动，物块Q向上做加速运动。由力与运动的关系可知，P、Q间细线拉力大小为 3mg>F>2mg 此时Q的质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，则机械能变大。故A不符合题意，B符合题意； CD．钩码落地后，细线左右受到的拉力相等，由此可知，物块P、物块Q受力平衡，物块P继续向下做匀速运动，物块Q继续向上做匀速运动。则此时P、Q间细线拉力大小为F=2mg；此时P的质量不变，速度不变，高度降低，动能不变，重力势能减小，故机械能减小。故CD不符合题意。 故选B。 4．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点 B 和最低点 C，然后摆动到与B 点等高的 D 点后返回。小方从A 摆到 D 的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小方在 B 点和 D 点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到 C点，重力势能全部转化为动能 D．当摆动到 D 点时，假设力全部消失，则小方将保持静止 【答案】D 【详解】A．小方质量不变，在 B 点和 D 点时的高度相等，B 点具有一定的速度，而D 点时速度为零，则B 点动能大于D点动能，所以B 点机械能能大于D点机械能，故A错误； B．小球从A点摆到 D点，做曲线运动，运动状态改变，则受力不平衡，所以运动到C点时，小方受力不平衡，故B错误； C．从A点摆到 C点，由于还要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故C错误； D．当摆动到 D 点时，速度为零，根据牛顿第一定律，假设力全部消失，则小方将保持静止，故D正确。 故选D。 5．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫块，楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，弹簧原来在平衡位置。在车厢相互撞击时与力的作用下，下列说法正确的是（　） A．弹簧1与弹簧2都被压缩，弹簧的弹性势能减小 B．弹簧1被压缩，弹簧2被拉长，两弹簧的弹性势能都增大 C．工作过程中，弹簧的弹性势能的增加是通过做功实现的 D．垫块的动能全部转化成弹簧的弹性势能 【答案】C 【详解】AB．在车厢相互撞击时F1与F2力的作用下，两弹簧均被压缩，两弹簧的形变程度增大，弹性势能增大，故AB错误； C．在车厢相互撞击时，弹簧受到力的作用，弹簧的弹性势能的增加是通过做功实现的，故C正确； D．已知楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，因此垫块会克服摩擦做功，有部分机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 6．杭州亚运会中国撑杆跳名将李玲打破赛会纪录夺冠赢得观众阵阵掌声。如图所示，运动员撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升：C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升：D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。下列说法不正确的是（　　） A．在A→B阶段人的动能逐渐增大 B．在B→C阶段杆的弹性势能增大 C．在C→D阶段人的重力势能增大 D．在D→E阶段中人的机械能减小 【答案】D 【详解】A．A→B助跑加速阶段，质量不变，速度增大，则动能增大，故A正确，不符合题意； B．B→C阶段，杆弯曲程度增大，杆的弹性势能与形变量有关，形变量变大，所以弹性势能增大，故B正确，不符合题意； C．C→D阶段，人的高度上升，质量不变，所以重力势能变大，故C正确，不符合题意； D．D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计，重力势能转化为动能，机械能守恒，故D错误，符合题意。 故选D。 7．如图所示，一段弹簧固定在水平桌面上（如图甲所示）将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态（如图乙所示）用竖直向下的力压小球至如图丙的位置，然后撤去力F，小球向上运动到A点后下落（如图丁所示），不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中，下列说法中正确的是（   ） A．刚撤去F时，弹簧的弹性势能最大 B．小球在上升过程中，动能一直在减小 C．小球在A点处于平衡状态 D．小球上升到A点时，重力势能最小 【答案】A 【详解】A．刚撤去F时，弹簧压缩到最小，弹性势能最大，故A正确； B．刚撤去F时，弹力大于重力，小球做加速运动，当重力等于弹力时，速度最大，再向上运动时，弹力小于重力，小球做减速运动，动能先增大后减小，故B错误； C．小球在A点时受到重力的作用，不是平衡状态，故C错误； D．小球上升到A点时，质量不变，高度最大，故重力势能最大，故D错误。 故选A。 8．如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（　　） A．t1∼t2内，电梯可能向上运动 B．t2∼t3内，M的机械能保持不变 C．t3∼t4内，电梯的动能一定增大 D．t1∼t4内，弹簧的弹性势能不变 【答案】D 【详解】A．物体M静止在电梯底部，弹簧处于伸长状态，0~t1内，电梯静止，物体也静止，受力平衡，则受到重力G、电梯的支持力F支和弹簧的拉力F拉；由于压力F2与支持力F支是相互作用力，大小是相等的，则有 G=F2+F拉 当t1~t2内，压力变为小于F2的F1，弹力和重力不变，此时G>F1+ F拉，则物体受力不平衡，由静止变为运动，速度变大了，则运动方向与较大的力方向相同，说明电梯是向下加速运动，故A不符合题意； B．t2~t3内，压力恢复到静止时的大小，说明受力平衡，因而是匀速下降，动能不变，而重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意； C．t3~t4内，压力F3大于F2，此时G<F3+F拉，电梯向下则是减速运动，动能减小；如果向上运动，则是加速运动，动能增大，故C错误的； D．由于忽略M和电梯的形变，因而弹簧的长度始终不变，形变大小不变，所以弹簧的弹性势能不变，故D正确。 故选D。 9．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，另一端可自由伸长到B点。今使一质量为m的小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能在水平面上运动到C点静止，已知AC=L；若将小物体系在弹簧上，在A点静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为s，则下列关系中不可能的是（　　） A．s>L B．s=L C． D． 【答案】A 【详解】设弹簧释放前具有的弹性势能为Ep，物体所受的摩擦力大小为f。由题可知，小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，物块停止的位置超过了B点并最终能停在C点，此时弹簧的弹性势能转化为内能，则Ep=fL。若将小物体系在弹簧上，则物块一定会先超过B点向右运动一段距离；由于小物体不在B点的时候会受到弹簧的指向B点的弹力，所以小物体经过B点后先做减速运动，可能直接停在B点右侧的某一点；也可能在最右侧的某一点受到的弹簧的弹力大于摩擦力，则小物体会返回到任意一点。因此小物体停止的位置有两种情况：①若最终小物体恰好停在B处，弹簧的弹性势能恰好全部转化为内能，即有 Ep=fL=fs 可得到 s=L ②若小物体最终没有停在B处，弹簧还有弹性势能Ep'，则 Ep=fL=E'p+fs 可得到 fL>fs L>s 因题干中B点位置不确定，若B点位于右端，则可能有 若B点位于左端，则可能有 综上可知，可能的情况有 s=L 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 二、填空题 10．某学生做试题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W，则他在做试题的70min内，心脏约做功 J；如图所示，将轻质弹性绳一端固定在A处，在另一端拴上一金属小球，将小球拉至水平位置B处（弹性绳处于原长）由静止释放，不考虑空气阻力，当小球摆动到C处时，小球的机械能将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】 6300 减小 【详解】[1]他在做试题的70min内，心脏约做功 [2]不考虑空气阻力，将小球拉至水平位置B处（弹性绳处于原长）由静止释放，当小球摆动到C处，这个过程中小球的重力势能转化为小球的动能和弹性绳的弹性势能，则小球的机械能减小。 11．如图所示是一座高山的等高线图（即同一等高线上每点高度均相同），登山运动员在B点的重力势能 在A点的重力势能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中“弓”因为发生了 而具有能，这种能让箭向天空飞射而出，转化为箭矢的重力势能与 。 【答案】 等于 弹性形变 动能 【详解】[1]物体重力势能的影响因素是质量和高度，运动员B点到A点质量不变，而B点的高度等于A点的高度，所以B点的重力势能等于A点的重力势能。 [2][3]“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”，“弓”被拉弯，因发生了弹性形变而具有弹性势能，弹性势能让箭向天空飞射而出，转化为箭矢的重力势能与动能。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$