3.1-3.2 能的形式和机械能培优专题-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

九年级科学3.1-3.2 能的形式和机械能培优专题（提升版）

考点一、认识能量

例1：（2023九上·金华期中）能量形式多种多样，下列有关物体具备的能量描述错误的是（　　）

      

A．风具有风能   B．奔跑的豹有动能   C．食物中有化学能  D．跳水运动员有弹性势能

例2：“神舟十号”航天飞船在中国酒泉卫星发射中心用“长征二号”F型运载火箭发射升空。请在下列横线上填上合适的能的种类。

（1）长征二号F型运载火箭使用偏二甲肼作为主要燃料，其中储存了　     　。 

（2）长征二号F型运载火箭点燃后燃料剧烈燃烧，具有　     　。 

（3）火箭发射时发出巨大的声音具有　     　。

（4）升空过程中的火箭具有　     　。 

（5）在太空中，“神舟十号”展开两块巨大的电池板吸收太阳发出的　     ，为飞船提供了　     　。

（6）在与“天宫一号”成功对接并组合飞行后，“神十”返回地面。返回舱与大气层剧烈摩擦，产生了大量的　     　。

变式1：（2023九上·义乌月考）在番茄上相隔一定距离分别插入铜片和锌片，即为番茄电池，将铜片、锌片与电压表相连。电池的能量直接来源于（　　）

A．机械能 B．电能 C．太阳能 D．化学能

变式2：（2023九上·瑞安期中）杭州亚运会的每一项活动都与能量有关，下列关于能量的形式说法错误的是（　　）

A．奔跑的运动员具有机械能

B．运动员的食物中含有化学能

C．沙滩上强烈的紫外线不属于光能

D．足球场上的照明灯产生的光能是由电能转化而来的

变式3：（2023九上·杭州期中）下列物体所具有能量的形式表述正确的是（　　）

A．被大风摇动的树干不具有能量

B．米饭中储存着化学能

C．被拉仲的弹簧具有能量而被压缩的弹簧不具有能量

D．水库中的水不具有能量，而只有当它从水库中流下时才具有能量

变式4：氢气被认为是未来最有发展前景的清洁能源之一。但氢燃料电池的发展面临其中一个关键难题是燃料电池铂电极的一氧化碳“中毒”问题，导致电池性能下降和寿命缩短，严重阻碍氢燃料电池汽车的推广。近期，中科大研究团队设计出一种特定催化剂放置在燃料电池的入口处，在氢气进入燃料电池之前，使氢气中的一氧化碳杂质气体优先和氧气发生反应，从而避免一氧化碳杂质气体进入电池毒化电极。该催化剂能够在-75℃至107℃的温度范围内，100%选择性地高效去除氢燃料中的微量一氧化碳。

（1）氢燃料电池汽车使用过程中的能量变化是氢气的　     　转化为汽车的机械能。

（2）写出实验中除去一氧化碳的化学方程式　                   　。

（3）根据上述信息，该催化剂具有下列哪些性质       。 

A．专一性 B．高效性

C．发生催化作用有温度要求 D．反应前后质量发生改变

考点二、动能及影响动能大小的因素

例1：（2023九上·宁海期末）小科为了验证物体动能大小是否与物体质量有关，用如图所示的装置进行实验。实验器材：一个用长木板搭成的斜面、三个质量不同的铁球、一块挡板、三块足够厚的橡皮泥。

（1）实验时，将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处静止释放，通过观察比较　                 　来判断铁球动能大小。

（2）小宁认为小科用三个实心铁球不合理，应调整用相同　     　、质量不相同的铁球做上述实验。

（3）改正后，预期观察到的实验现象是　                                     　。

（例1）        （例2）

例2：（2024·瑞安模拟）校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：

（1）实验中是通过观察　                           　来判断钢球动能的大小。

（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：

钢球的质量m/kg	0.1	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
木块滑行距离s/m	0.12	0.10	0.12	0.12	0.11	0.13	0.12

根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是　                                 　。

变式1：质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么(　　)

A．燕子比鸽子飞得快 B．鸽子比燕子飞得快

C．燕子比鸽子飞得高      D．鸽子比燕子飞得高

变式2：如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是(    )

A．由静止下落的乒乓球         B．竖直向上垫起的排球 

C．离开脚后在地上滚动的足球   D．从肩上斜向上投掷出去的铅球

变式3： 利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。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，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，小球A、B的质量分别为mA、mB(mA＜mB)。

(1)如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，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与小球的_________无关。

(2)如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远。由此可得出结论：_________________________________________________________________________________________________。

(3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度____________(填“大于”“小于”或“等于”)图丙中小球B到达竖直位置时的速度。

(4)如图乙、丙所示，丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：_____________________________

________________________________________________________________________。

变式4：猜想动能的大小可能与物体的质量和运动的速度有关，设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。

 

(1)乙图中让不同质量的两个小球从斜面的同一高度自由滚下的目的是使两球到达底部的     相等。

(2)选用图甲探究的是动能与        的关系，比较分析实验现象，得出的结论                  。

(3)选用图乙探究的是动能与          的关系，比较分析实验现象，得出的结论是______________

____________________________________________________。

(4)物理的研究方法有：等效替代法、类比法、理想实验法等。本实验中运用了两种探究方法，一是控制变量法，如图甲中就是控制了       这个变量；二是转换法，就是用             来显示小球动能的大小。

(5)实验中若水平面绝对光滑且不考虑空气阻力，能得到结论吗？                           。

变式5：在北京冬奥会上中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。

（1）滑雪板底做得越宽大，对雪地的压强___________；

（2）若滑雪板与雪地总接触面积为0.4m2，苏谢鸣和滑雪板的总质量为72千克，当他穿着滑雪板站立在水平雪地上时，对雪地的压强为多大？___________

（3）图甲是他在决赛中的完美飞行轨迹，AB是飞跃跳台的上升阶段，BC是下落阶段，请在图乙中画出他在飞行过程中速度随时间变化的大致曲线图，（v0为A点的速度，不计空气阻力？

考点三： 重力势能及影响重力势能大小的因素

例1： 关于空中的两个物体势能大小的说法中，正确的是(　　)

A．只要位置一样高，它们的势能就一定相等

B．只要质量相等，它们的势能就一定相等

C．位置不一样高，质量也不相等，它们的势能肯定不相等

D．虽然位置不一样高，质量也不相等，但它们的势能可能相等

例2：某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2＝m3，实验的情景如图所示(h1＝h2＜h3)。

(1)通过小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的科学方法是________(选填“转换法”或“类比法”)。

(2)分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的                有关。

(3)同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据见表，分析数据，写出h与t2的关系式为________________。

变式1：（2023九上·永康期末）在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（　　） 

A．质量增加        B．动能增加       C．重力势能增加         D．机械能不变