12.1 第1课时 动能和势能-【拔尖特训】2024-2025学年九年级上册物理(苏科版)

32 一、 动能　势能　机械能 第1课时 动能和势能 ▶ “答案与解析”见P18 答案讲解 1. 甲、乙两颗相同的子弹,飞向同一块 木板,结果甲子弹穿透木板,乙子弹 嵌在木板里.甲子弹的动能 (大于/等于/小于)乙子弹的动能,甲子弹的 速度 (大于/等于/小于)乙子弹的速 度,判断的依据是甲子弹 较多. (第2题) 2. 将一支内置弹簧的圆珠笔向下按压 (如图),放手后笔会向上弹起一定 高度.向下按笔的过程中,笔的重 力 势 能 ,弹 簧 的 弹 性 势 能 .(增大/不变/减小) 3. ★用如图所示的装置探究动能大小与哪些因 素有关.让小车从斜面顶部由静止开始下滑, 撞击置于水平面上的木块. (第3题) (1) 实验时用木块被撞击后移动的 来反映小车动能的大小. (2) 让装有钩码的小车和未装钩码的小车分 别从斜面顶部由静止开始下滑,小车运动到 水平面上时的速度大小 (相等/不 等),装有钩码的小车将木块推得较远,这说 明动能的大小与物体的 有关. (第4题) 4. 如图所示,探究重力势能的大小 与哪些因素有关时,为了显示重 力势能的大小,甲用橡皮泥代替 沙子,乙用海绵代替沙子,你认为更合适的是 (甲/乙)的方法,理由是 . (第5题) 5. 农业生产中经常使用“扬场 机”来把混在一起的沙粒、稻 谷和稻谷壳分开,使用时将 混在一起的三种物质以相同的速度向前抛 出.如图所示为使用“扬场机”时抛出的物质 的运行轨迹,三种物质分别落在A、B、C 三 处,则沙粒应在 处,依据是 . 6. ★下列物体中,具有动能的是 ( ) A. 悬挂在天花板上的吊灯 B. 静止在山顶上的大石头 C. 飞行的飞机 D. 被拉开的弹弓 7. 如图所示,北京世园会上,车身离地30cm高 的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并 将地面上的落叶吸入车内.此过程中,扫地车 整体的 ( ) (第7题) A. 动能不变,重力势能不变 B. 动能不变,重力势能变大 C. 动能变大,重力势能不变 D. 动能变大,重力势能变大 8. 有一个弹簧测力计,它的量程是0~10N,在 这个弹簧测力计下分别挂5N和3N的物体 时,将两次弹簧测力计上的弹簧具有的弹性 势能进行比较,下列说法中,正确的是( ) A. 两次弹簧具有的弹性势能相同 B. 第一次弹簧具有的弹性势能较大 C. 第二次弹簧具有的弹性势能较大 D. 无法确定 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级上 第十二章　机械能和内能 知 识 讲 解 33 9. (2022·宿迁)如图所示为某学习小组探究 “动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(图 甲、乙、丙中小球的质量分别为m、2m、3m). (第9题) (1) 让小球从同一斜面上的同一高度由静止 开始滚下,目的是使小球到达水平面时具有 相同的 . (2) 实验中通过比较木块B 被小球撞击后移 动的距离来判断小球具有的动能大小,这种 方法在物理学中属于 (控制变量法/ 转换法). (3) 小华认为由图乙和图丙可以判断动能大 小与速度的关系,你认为该观点是 (正确/错误)的,理由是 . (4) 通过比较图 和图 可以 判断动能大小与物体质量的关系. 10. 小明探究“重力势能与重物质量和下落高度 的关系”,如表所示,重物的质量m<M. 实验步骤 A B C 具体操作 实验现象 (1) 让重物自由下落到平放在细沙表面的 小桌上,通过观察桌腿下陷的深度来判断 (小桌/重物)的重力势能大小. (2) 由实验步骤 和 可判 断重力势能的大小和重物下落高度的关系. (3) 小明认为由实验步骤B和C,可判断重 力势能的大小和重物质量的关系,该观点 (正确/错误),理由是 . 11. 如图所示,小华将外形相同的实心铝、铜圆 柱(ρ铜>ρ铝)都涂成白色,随机标记为A、 B.将A、B 分别从同一斜面的相同高度由 静止释放,撞击静止在同一水平面上、处于 相同位置的同一纸盒,发现A 将纸盒撞得 更远.这说明滚到斜面底端时, 的 动能大, 是铝制的.(A/B) (第11题) 答案讲解 12. 为了探究“弹性势能的大小与物体 的弹性形变大小的关系”,小明用 如图所示的装置进行实验,B 处为 弹簧的原长位置.在水平桌面上,压缩弹簧 后将小球由静止释放,使小球撞击同一纸 盒,并与纸盒一起向右滑行.撞击前纸盒均 位于B 点右侧的同一位置. (第12题) (1) 小明每次应将弹簧压缩 (相 同/不同)的长度,再释放小球,通过比较各 次实验中 ,从而判断弹簧 弹性势能的大小. (2) 每次实验中,小球和纸盒克服摩擦力做 功 (相同/不同). (3) 图示实验中,将小球自A 处由静止释 放,最终小球和纸盒一起静止于C 处.此过 程中小球动能最大的位置在 (AB 之间/B 点/BC 之间). 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十二章　机械能和内能 时,A 端刚好离开地面,故金属棒的 长度L=1.2 m.(2) 由图像知,x 在 1.2~1.6 m时,金属棒离开地面,此 过程中B 端上升的高度x=1.6 m- 1.2 m=0.4 m,此过程中拉力做功 W=5.6 J-3.6 J=2 J,由W=Fs= Fx可得,此过程中的拉力(即弹簧测 力计的示数)F=Wx= 2 J 0.4 m=5 N. (第6题) 7. 83.3% 0.8 变大 不变 [解析]由OA=OB3 可得hA∶hB= 1∶3,η= W有用 W总 ×100%= GhA FhB × 100%= G3F×100%= 6N 3×2.4N× 100%≈83.3%.因OB 粗细均匀,C 为OB 的中点,当弹簧测力计缓慢匀 速上升hB =0.2m 时,重心升高 h杠杆=0.1 m,W有用=GhA=6 N× 1 3×0.2m=0.4J ,W总 =FhB = 2.4N×0.2m=0.48J,W额外=W总- W有用=0.48 J-0.4 J=0.08 J, G杠杆= W额外 h杠杆 = 0.08 J 0.1 m=0.8 N.将弹 簧测力计由B 点移到D 点,阻力臂和 阻力不变,动力臂变小,动力将变大, 杠杆上升的高度h 不变,则W有用 不 变,克服杠杆重力做的额外功也不变, 故机械效率不变. 8. [解析](1) 木棒始终水平平衡且不 计木棒重力,由公式FAl1=FBl2 可 知,木棒的 B 端受到的压力FB = FAl1 l2 = 1 000 N×1 2 =500 N,沙袋个 数n=500 N 300 N≈1.7≈2 ,所以至少需要 2个沙袋.(2) ① 竖直匀速提升物体, 绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不 计,有用功 W有用 =G物h=376 N× 5 m=1 880 J,额外功W额外=G动h= 24 N×5 m= 120 J,总功 W总 = W有用 +W额外 =1 880 J+120 J= 2 000 J,滑 轮 组 的 机 械 效 率 η= W有用 W总 ×100%= 1 880 J 2 000 J×100%= 94%.② 因为竖直匀速提升,所以受 力平衡,绳的重力及滑轮与轴的摩擦 均 忽 略 不 计,人 的 拉 力 F拉 = G物+G动 2 = 376 N+24 N 2 =200 N,滑 轮组对绳 AC 的拉力FA =3F拉 + G定=3×200 N+24 N=624 N. 第十二章　机械能和内能 一、 动能　势能　机械能 第1课时 动能和势能 1. 大于 大于 做功 2. 减小 增大 3. (1) 距离 (2) 相等 质量 转换法在探究动能大小与哪些 因素有关实验中的应用 物理学中对于一些不易观测 的物理现象或物理量,通常用一些 与之有关的易于观测的物理现象 或物理量来认识或显示它们,这种 方法称为转换法.本题实验时用木 块被撞击后移动的距离来反映小 车动能的大小,运用了转换法. 4. 甲 橡皮泥受力后发生塑性形变, 不会回弹,便于进行比较 5. C 当物体的速度相同时,质量越 大,物体的动能越大 6. C [解析]A选项中的吊灯和B选 项中的大石头,因为静止,所以不具有 动能;因为相对于地面具有高度,所以 具有重力势能.C选项中的飞机,因为 运动,所以具有动能;又因为相对于地 面具有高度,所以还具有重力势能.D 选项中的弹弓,因为静止,所以不具有 动能;因为发生了弹性形变,所以具有 弹性势能. 概念辨析法在判定物体具有 哪种形式的能时的应用 根据物理概念的物理意义和 定义,对一些容易混淆的物理概念 进行辨析的方法,称为概念辨析 法.判定物体具有哪种形式的能 时,要从各种能的定义出发进行思 考,如运动的物体具有动能,被举 高的物体具有重力势能,发生弹性 形变的物体具有弹性势能等. 7. D 8. B 9. (1) 速度 (2) 转换法 (3) 错误 小球的质量不同(或没有控制小球的 质量相同) (4) 甲 乙 [解析](1) 小 球到达水平面时的速度大小只与小球 从斜面上开始滚下时的高度有关,让 小球从同一斜面上的同一高度由静止 开始滚下,目的是使小球到达水平面 时具有相同的速度.(2) 由于小球具 有的动能大小不易直接观察和测量, 实验中通过比较木块B 被小球撞击 后移动的距离来判断小球具有的动能 大小,这种方法叫作转换法.(3) 研究 动能与速度的关系时,应控制小球的 质量相同.由图乙和图丙可知,小球的 质量不同,违背了控制变量法的要 求.(4) 为了判断动能的大小与物体 质量的关系,应控制物体的速度相同, 只改变物体的质量,故应选择图甲和 图乙. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 81 10. (1) 重物 (2) A B (3) 错误 没有控制重物下落的高度相同 [解析](1) 本实验的研究对象是重 物,让重物自由下落到平放在细沙表 面的小桌上,通过观察桌腿下陷的深 度来判断重物的重力势能大小,这是 转换法的应用.(2) 在步骤A和B中, 重物的质量相等而下落高度不等,由 此可判断重力势能的大小与重物下落 高度的关系.(3) 小明的观点是错误 的;要探究重力势能大小是否与重物 质量有关,必须在改变重物质量时控 制下落高度相同,而步骤B与C没有 控制重物下落高度相同. 11. A B [解析]A 将纸盒撞得更 远,表明A 推动纸盒做的功更多,滚 到斜面底端时A 的动能更大.因为 A、B 是分别从同一斜面的相同高度 由静止释放的,所以它们滚到斜面底 端时的速度相同,A 的动能大,是因 为它的质量大;因为A、B 的外形相 同,所以它们的体积相同,据ρ= m V 可 知,A 是铜制的,B 是铝制的. 12. (1) 不同 纸盒移动的距离 (2) 不同 (3) AB之间 [解析](3) 将 小球自A 处由静止释放,小球在AB 之间运动时,水平方向受弹力和摩擦 力作用,动能最大点应对应速度最大 的时刻,即弹力与摩擦力相等的时刻, 故应在AB 之间. 第2课时 动能和势能的相互转化 1. 动 重力势 减少 2. 减小 增大 3. A 4. A 5. B 做功 乙 [解析]实验时应把 B 面紧贴桌面后松手,此时橡皮筋才 能发生弹性形变.橡皮筋发生弹性形 变,对卡片做功,将橡皮筋的弹性势能 转化为卡片的动能.图乙、丙中的两张 卡片,压平后,图乙中橡皮筋的弹性形 变程度大,故可以对外做的功多,故图 乙中卡片可以弹跳得更高一些. 6. A [解析]“魔罐”在滚动的时候具 有动能,向前滚动的过程中,“魔罐”的 动能逐渐转化为橡皮筋的弹性势能, 当“魔罐”的动能减小至零时,橡皮筋 的弹性势能最大,“魔罐"开始折返,在 “魔罐”滚回来的过程中,橡皮筋的弹 性势能减小,“魔罐”的动能增大,则折 返的过程中,橡皮筋的弹性势能转化 为“魔罐”的动能.综上所述,A符合 题意. 7. B [解析]皮球在下落的过程中, 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,A错 误;当皮球接触地面时,皮球会发生形 变,皮球的动能转化为皮球的弹性势 能,B正确;皮球的动能越大,转化成 的弹性势能越大,则皮球的形变程度 越大,在地面上形成的圆斑越大,故形 成圆斑A 时皮球接触地面后形变程 度更大,即皮球是从更高处下落的, C、D错误. 8. B [解析]根据题意可知,整个过 程中机械能守恒,A、B 处的高度相 同,A 处时人应站立,重心较高,人的 重力势能较大,O 处时人半蹲,重心较 低,人在A、O 两处的高度差大,有较 多的重力势能转化为动能;B 处时人 全蹲,重心低,人在O、B 两处的高度 差小,到达B 处时,人还有动能没转化 为重力势能,能运动到C处.故B正确. 9. C [解析]由题图中篮球反弹的高 度逐渐变低可知,篮球在整个过程中 机械能逐渐变小,即篮球在整个过程 中机械能不守恒,A、D错误;篮球第 一次反弹后到达最高点D 时,篮球在 竖直方向上的速度变为零,但水平方 向上的速度并不为零,因此动能不为 零,B错误;篮球在E 点比在B 点的 机械能小,机械能是动能和势能之和, 由于E 点比B 点的高度低,因此篮球 在E 点比在B 点的重力势能小,则篮 球经过B、E 两点时的动能可能相等, C正确. 10. (1) 2 (2) 动能 空气阻力 (3) 大于 [解析](1) 小球在图中的 C位置时,受到重力和细线施加的拉 力,共2个力的作用.(2) 小球在A→ B 的过程中速度不断增加,动能就不 断增加;高度不断降低,重力势能就不 断减少,这个过程中重力势能逐渐转 化为动能.在能量转化的过程中,由于 小球受到空气阻力的作用,其机械能 逐渐减少.(3) 在实验中,小球在A 位 置时的动能为0,其机械能以重力势 能的形式存在;在B 位置时的重力势 能为0,其机械能以动能的形式存在; 若换用质量为2m 的小球,其他条件 不变,则在A 位置时质量为2m 的小 球的重力势能(机械能)大于质量为m 的小球的重力势能(机械能),到达B 位置时质量为2m 的小球的动能(机 械能)大于质量为m 的小球的动能 (机械能). 11. b 弹性势能 [解析]因为水平 杆光滑,所以小球从a运动到b的过 程中,在水平方向上只受到弹簧向右 的推力的作用,小球的速度增大,动能 增大,弹簧的弹性势能不断转化为小 球的动能;小球从b运动到c的过程 中,在水平方向上只受到弹簧向左的 拉力的作用,小球的速度减小,动能减 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 91