课时12.1 动能和势能--【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（ 教科版2024）

第十二章 机械能 课时12.1 动能和势能 2022年课程标准 物理素养 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 物理观念：知道动能和势能。 科学思维：能通过实例,从做功的角度了解能量的概念。 科学探究：能通过实验了解影响动能、势能大小的因素。 科学态度与责任：通过运用动能和势能解释相关现象，帮助学生能更好的理解能。 知识点1：能量 1.现象探究：什么情况下能够做功 现象 海啸冲击建筑物 被拉弯的弓能将箭射出去 举高的重锤能将木柱打进土里 分析 流动的水对建筑物做了功 弓对箭做了功 重锤对木桩做了功 归纳 物体都对外做了功 2.能量的概念及单位 （1）物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 （2）能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中，能量的单位是焦耳（J）。 3.对能的理解 （1）能量是表示物体做功本领的物理量。 （2）物体做功过程实质上是能量转化或转移的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的能量越大。 4.能与功的区别与联系 区别 功是一个过程量，能是一个状态量 功是描述力对 物体作用过程中取得的成效的物理量，是相对于一个过程而言的；能是描述一个物体做功本领的物理量，是一个状态量 具有能量的物体不一定做功，而正在做功的物体一定具有能量 联系 功是能量变化的量度 能够做功”与“做了功”的区别 物体“能够做功”与“做了功”是两个不同的概念。“能够做功”表示物体具有做功本领，与做不做功没关系；“做了功”表示结果，是物体对另一个物体施力并经过一段距离后取得了成效。 知识点2：动能 1. 现象探究：运动的物体是否具有能？ 现象 分析 归纳 风吹着帆船移动 空气在流动的过程中对帆做功 风、流动的河水和飞行的子弹都能做功，它们都具有能量，分析这些物体的共同特点可知，这些物体都是由于运动而具有能量 河水把砂石冲走 水在流动过程中对砂石做功 子弹射穿鸡蛋 子弹在运动过程中对鸡蛋做功 2. 动能 物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的小鸟、行驶的汽车、流动的水等。 动能概念的理解 叙述动能的定义时，只能说“物体由于运动而具有的能”，不能说“运动的物体具有的能”，因为运动的物体除了具有动能外，还可能具有其他形式的能，如高空飞行的飞机除了具有动能外，还具有重力势能和内能等。 3. 实验探究：物体的动能跟哪些因素有关？ 提出问题 物体的动能跟哪些因素有关？ 猜想与假设 （1）“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体运动的速度有关； （2）同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关 设计实验与制订计划 用如图所示的装置探究钢球的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的钢球来改变质量，让同一钢球从不同高度处滚下来改变速度。钢球动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。 进行实验 （1）让同一钢球从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图甲、乙所示。 甲 乙 （2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图丙、丁所示。 丙 丁 分析与论证 （1）同一钢球从不同高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关； （2）不同钢球从同一高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关。 实验结论 物体动能与物体的质量和运动的速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。 4. 理解动能大小时应注意的问题 一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体质量和运动速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时分析两个因素。 知识点3：势能 1. 重力势能 （1）现象探究：位于高处的物体具有能量与做功 现象 分析 归纳 从高空落下的陨石把地面砸出一个大坑 陨石对地面做了功，说明从高空落下的陨石具有能量 位于高处的物体下落时可以做功，表明位于高处的物体具有能量 水一直从高处往下滴，时间长了能把石头滴穿 位于高处的水滴对石头做功，说明高处的水滴具有能量 从高处落下的铅球落在沙地中能砸出坑 铅球对沙地做了功，说明从高处落下的铅球具有能量 （2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。 （3）实验探究：影响重力势能大小的因素 提出问题 重力势能的大小与哪些因素有关？ 猜想与假设 （1）生活中手机从几厘米高处跌落一般不会损坏，但从几米高处跌落，一般会造成较严重的损坏，由此猜想，重力势能的大小可能与高度有关； （2）下冰雹时，重冰雹比轻冰雹造成的危害大得多，由此猜想，重力势能的大小可能与物体的质量有关 设计实验与制订计划 将小方桌放置在沙箱中铺平的沙面上，让物体从某一高度自由下落撞击小方桌，小方桌下陷越深，说明下落的物体能够做的功越多（转换法），即物体具有的重力势能越大。改变同一物体下落的高度，或从同一高度释放不同质量的物体，比较物体对小方桌做功的多少。 进行实验 （1）让同一物体从不同高度处自由下落撞击小方桌，如图（b）、（c）所示。 （2）让不同物体从同一高度处自由下落撞击小方桌，如图（c）、（d）所示。 实验现象 （1）同一物体下落时的高度越高，小方桌下陷得越深。 （2）从同一高度下落时，质量大的物体比质量小的物体使小方桌下陷得更深。 分析与论证 （1）质量相等时，较高处物体使小方桌下陷的深度大，说明质量相等时，高度大的物体重力势能大； （2）高度相等时，质量大的物体使小方桌下陷的深度大，说明同一高度，质量大物体的重力势能大。 实验结论 同一高度，物体的质量越大，重力势能越大；同一质量物体，高度越大，物体的重力势能越大。 2.弹性势能 （1）现象探究：物体发生弹性形变与做功 如图甲所示，弹弓上被拉长的橡皮筋存储了能量，能把“子弹”射出，且橡皮筋的弹性形变越大，“子弹”被射出的距离越远；如图乙所示，被压缩的弹簧存储了能量，能把小车弹开，且弹簧形变量越大，小车被弹开的距离越远。由此可知，发生弹簧形变的物体在恢复形变时可以对外做功，即发生弹性形变的物体具有能量。 甲 乙 （2）弹性势能的定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 （3）决定弹性势能大小的因素：物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料有关。对同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 弹性势能概念的理解 一个物体是否具有弹性势能，关键看该物体是否发生了弹性形变。若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能；若物体虽然发生了形变，但不是弹性形变，则没有弹性势能，如一捏就扁的的面团，就不具有弹性势能。 （4）弹性势能的应用 弹性势能的应用很广泛。如发条玩具，只要上紧玩具内的发条，松手后玩具就会再弹性势能的作用下动起来。 3.势能 重力势能与弹性势能是常见的两种势能。 4.动能和势能的异同点 概念 特点 决定因素 共同特点 动能 物体由于运动而具有的能 一切运动的物体都具有动能 质量、速度 具有能的物体都能够做功，三种形式的能单位都是焦耳（J） 势能 重力势能 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 一切受到重力且位于高处的物体都具有重力势能 质量、高度 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能 弹性形变程度、材料 势能和动能的相对性 1.物体所处的高度具有相对性，所以物体所具有的能也具有相对性。例如，放在书桌上课本，相当于地面来说有一定的高度，具有重力势能，而相对于桌面其高度为0，重力势能为0。 2.物体的运动速度大小与选取的参照物有关，即速度大小具有相对性，那么动能的大小也具有相对性。同一物体相对于不同参照物，动能一般是不同的。例如，疾驶的列车对乘客而言，桌面上放着的茶杯相对于乘客是静止的，对乘客无害，但是相对于列车外的行人，茶杯速度很大，动能很大，一旦掷出窗外砸到行人就会对行人造成严重的伤害。 问题1：功和能的关系 1．下列说法正确的是（　　） A．具有能的物体一定在做功 B．具有能的物体一定做了功 C．具有能的物体一定能够做功 D．以上说法都正确 2．流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 3．叙述功和能的关系时有以下几种说法，哪一种是正确的（  ） A．物体具有的能量越大，做的功越多 B．具有能量的物体一定做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体不做功就没有能 4．（24-25九年级上·浙江杭州·阶段练习）力和运动、功和能量是物理学的核心概念，它们之间存在着密切的联系。关于力和运动、功和能量之间的关系，下列说法错误的是（　　） A．运动的物体一定具有能量 B．物体受到力的作用，力一定对物体做功 C．做功的本质是能量的转化 D．功和能量的单位都是焦耳 问题2：动能和势能的大小比较 5．一位跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，关于他的动能和重力势能，下列说法正确的是（　　） A．动能变大，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大 C．动能不变，重力势能变小 D．动能变小，重力势能不变 6．如图所示，载重卡车、电瓶车与自行车，若三种车辆速度相等，则动能最小的是（　　） A．载重卡车 B．电瓶车 C．自行车 D．一样大 7．小红按照如图所示情景做了一个有趣的实验：她把一个悬挂起来的铁锁拉到自己的面前并接触鼻子，然后将铁锁由静止释放，保持头的位置不变，铁锁摆回时不会撞击她的鼻子。铁锁由接触鼻子的位置a开始，沿弧线abc向另一侧的最高点c运动的过程中，关于它的动能大小，下列说法中正确的是（　　） A．铁锁在位置a有最大的动能 B．铁锁在位置b有最大的动能 C．铁锁在位置c有最大的动能 D．铁锁在a、b、c三处的动能相同 8．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，则甲子弹的动能 乙子弹的动能，甲子弹的速度 （均选填“大于”、“小于”或“等于”）乙子弹的速度，判断的依据是甲子弹能够 较多。 问题3：探究动能大小的影响因素 9．在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，让铁球从斜面上由静止释放，撞击静止在水平面上的木块，使木块移动一段距离，如图甲和图乙所示。 （1）实验中可以根据 来判断铁球的动能大小； （2）实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下，目的是 ； （3）由图甲和图乙所示的实验现象得到的结论是 ；   （4）如图丙所示的是高速公路上的限速牌，对不同车型限速不一样。限速实质上是限制车辆行驶时的动能，因为动能越大，汽车做功的本领越 ，潜在的危害就越大。 10．在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，让小车从斜面的同一高度由静止下滑，观察小车在不同材料（木板、毛巾、棉布）的水平面上滑行的距离。 (1)实验中每次均让小车从斜面的同一高度由静止下滑，这样能够使小车每次到达水平面上时 相等。 (2)实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的。 (3)实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最小、在棉布表面滑行的距离较大、在木板表面滑行的距离最大，说明水平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。 (4)推理：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将保持 状态。 (5)实验中没有用到的研究方法是__________。 A．控制变量法 B．转换法 C．等效代替法 D．推理法 (6)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 ，最终停下来是因为受到了 的作用。 (7)假设小车在毛巾、棉布、木板表面克服阻力做的功分别为、、，则 。（均选填“＞”“＝”或“＜”） 11．如图所示为探究物体动能大小与哪些因素有关的实验装置。 (1)如图甲、丙两次实验，让质量不同的小钢球从斜面的同一高度处由静止滚下，目的是使两球到达水平面时具有相同的 ； (2)实验中所探究物体的动能是指 （选填“小钢球”或“木块”）的动能； (3)分析比较甲、乙两次实验，可得出结论：质量相同的物体， 越大，动能越大；分析比较 两次实验，可探究动能大小与质量的关系； (4)若水平面绝对光滑， （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (5)实验中，通过观察木块移动的距离来判断小钢球的动能大小，这种研究方法叫 。 12．（24-25八年级上·江苏宿迁·期中）小王用图甲所示的器材探究“物体动能大小与哪些因素有关”。他让小球从斜面上由静止释放，然后撞击静止在水平面上的木块。 (1)本实验研究的是小球在 （选填“在斜面上”、“撞击木块时”或“撞击木块后”）的动能大小； (2)实验中通过观察 来反映小球的动能大小； (3)让不同质量的小球从同一高度由静止释放，可以使小球到达斜面底端的 相同，从而探究小球的动能大小与 （选填“质量”或“速度”）的关系； (4)小亮另外设计了图乙所示的装置，来探究小球的动能大小与质量的关系，他用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，发现木块移动的距离相同。这个设计方案 （选填“可行”或“不可行”），原因是相同的弹簧压缩相同距离后，由静止释放转化的动能 （选填“相同”或“不同”）。 问题4：探究重力势能大小的影响因素 13．小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m /s。将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度 v 和弹簧缩短的长度∆L之间的关系如图丁所示，其中 A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到 0.2 牛的压力就缩短 1 厘米， 并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变。 （1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是 ，小球机械能的变化情况是 ； （2）全过程中，弹簧中弹力的最大值为 N； （3）实验中所用小球的质量为 ； （4）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为 0，此时，小球处于 态填（“平衡”或“非平衡”）。 14．（24-25九年级上·江苏镇江·期末）如图所示是“探究物体重力势能与哪些因素有关”的实验，其中m甲=m乙<m丙，木桩起始位置高度相同。 (1)甲、乙、丙都由静止释放，目的是控制物体的初始动能为 J； (2)实验通过 来反映物体重力势能的大小，这种方法在初中物理学习中经常用到，请再举一例： ； (3)比较A、C两次实验，可以初步得出结论： ； (4)小明认为比较A、B两次实验，也可得出“质量相同时物体速度越大动能越大”，你认为这个观点是 的；（选填“正确”或“错误”） (5)比较B、C两次实验，可知乙的重力势能 丙的重力势能（选填“大于”、“等于”或“小于”）；小明认为比较B、C两次实验，也可得出“物体重力势能与高度有关”，你认为这个观点是 的。（选填“正确”或“错误”） 15．（23-24八年级下·河南漯河·期末）小明在家和妈妈一起做饭，一个饮料瓶不小心落到了面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。 瓶子放在面团上瓶子从高处落入面团中 问题一：压力作用效果跟哪些因素有关 问题二：重力势能大小跟哪些因素有关 (1)做实验①②③是为了探究 （选填“问题一”或“问题二”），实验中是利用 反映压力的作用效果； (2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关； (3)要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关，应对比实验 （填实验序号）； (4)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因是 。 16．在某次综合实践活动中，小明所在的物理兴趣小组对物体从高空自由落到地面的撞击力进行研究。在无风环境下，将质量相等的鸡蛋分别从不同高度由静止释放，砸中铺在草坪上1cm厚的石膏板，实验现象如下表所示： 实验次序 高度/m 实验现象 ① 10 鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现裂纹 ② 20 鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方破裂 ③ 30 鸡蛋破碎，石膏板被击穿 (1)根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的撞击力可以通过 反映出来； (2)根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的撞击力与 有关； (3)实验后，小明想探究“高空下落的物体所受空气阻力和速度的关系”，他选取了三个外形相同的锥形物体，其质量之比为1∶4∶9，让它们从相同高度同时自由落下，并以竖直砖墙为背景，用数码相机的连拍功能每隔相等时间曝光一次的方法记录它们的运动过程，如图所示，由此得出空气阻力和速度的关系是 。 问题5：探究弹性势能大小的影响因素 17．如图所示，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，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩 不同（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，需选用长度和粗细相同， 不同的两根弹簧，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 ，则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 不能（能/不能）达到探究目的。 18．小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，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，实验数据如下表所示。 实验次数 所使用的弹簧 弹簧被压缩后的长度/cm 木块移动的距离/cm 1 弹簧A 8 3.5 2 弹簧A 5 6.2 3 弹簧A 2 10.6 4 弹簧B 5 8.7 5 弹簧C 6 11.5 6 弹簧C 5 13.1 (1)弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的 能。实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。 (2)为了验证猜想一，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析；由此得出的结论是： 相同时， 越大，弹簧的弹性势能越 。 (3)为了验证猜想二，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析。 19．小李同学利用一个弹珠、三根材料和厚度均相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系”。他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性形变范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 序号 橡皮条宽（厘米） 橡皮条长（厘米） 弹射的水平距离（米） 1 0.50 20.00 10.10 2 0.50 30.00 8.20 3 1.00 20.00 14.00 （1）本实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较实验序号1和2是为了探究橡皮条的弹性势能与橡皮条 的关系； （3）比较实验序号1和3可得出结论：橡皮条材料、厚度、长度相同， ，橡皮条的弹性势能越大； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是 。 A．宽而短　　B．宽而长　　C．窄而短　　D．窄而长 20．小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，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，实验数据如下表所示。 实验次数 所使用的弹簧 弹簧被压缩后的长度/cm 木块移动的距离/cm 1 弹簧A 8 3.5 2 弹簧A 5 6.2 3 弹簧A 2 10.6 4 弹簧B 5 8.7 5 弹簧C 6 11.5 6 弹簧C 5 13.1 （1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的 能。 （2）实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。 （3）为了验证猜想一，应选择表中1，2，3三组数据进行分析；由此得出的结论是：弹簧材料相同时， 越大，弹簧的弹性势能越大。 （4）为了验证猜想二，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析。 【基础强化】 1．下列物体不具有弹性势能的是（　　） A．被拉开的弓 B．被压弯的竹竿 C．被推开的弹簧门中的弹簧 D．被举高的杠铃 2．下列物体既有动能又有势能的是（　　） A．静止在路边的汽车 B．被压缩的弹簧 C．高山上静止的大石 D．C919飞机在飞行 3．下列物体具有动能的是（　　） A．停在草坪上的球 B．挂在墙上的画 C．飞翔的小鸟 D．拉长的橡皮筋 4．人拉弓射箭时，下列说法中正确的是（   ） A．放在张紧了的弓上的箭，具有弹性势能 B．弓被拉得越弯，人的弹性势能越大 C．弓把箭射出去的过程中，箭的弹性势能增加 D．弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能减少 5．下列关于能量的叙述中，正确的是 A．一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 B．挂在树枝上的苹果，没有做功，所以没有能量 C．一根弹簧具有弹性势能 D．运动的物体具有能，静止的物体没有能 6．动能 (1)定义：物体由于 而具有的能。 (2)影响因素：物体的 和 。物体的质量越大，运动速度越大，它具有的动能就越 。 7．势能 重力势能 弹性势能 定义 在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定 时所具有的能 物体由于发生 而具有的能 影响因素 物体的 和 物体发生 的大小。物体的弹性形变越大，它所具有的弹性势能就越大 判断方法 物体的质量越大，所处位置越 ，它的重力势能就越大 先判断物体是否发生弹性形变。物体有弹性无形变、有形变无弹性时都不具有弹性势能 比较方法 质量相同时比较高度，高度相同时比较质量 同一弹性物体，在弹性限度内，形变量越 ，弹性势能越大 8．如图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会“跳”的卡片，将卡片反过来，用手压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会看到卡片跳起，这一现象说明：发生弹性形变的橡皮筋具有 能，对卡片做功。卡片在上升过程中，重力势能将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 9．用叉车搬运货物时，叉车把货物从地面提升到一定高度，则 能（填一种力）对货物做功，货物的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 10．如图所示，跳水运动员站在跳板上时，跳板发生弹性形变从而对运动员产生 力，发生弹性形变的跳板具有 能。 【能力培优】11．铅球是一种田径运动项目，它利用人体全身的力量将一定重量的铅球从肩上用手臂推出。如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能随时间变化的曲线最接近的是（　　） A． B． C． D． 12．金色的田野，麦浪翻滚，机械轰鸣，大型联合收割机和装载车并肩作业，收割、脱粒、装车同步完成，若两车工作时保持不变的速度前进，则关于装载车的动能分析正确的是（　　） A．装载车的动能不变 B．装载车的动能变小 C．装载车的动能变大 D．无法判断装载车的动能变化 13．如图所示，货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球（）。则关于四个实心球的重力势能，下列说法不正确的是（　　） A．A实心球的重力势能最大 B．D实心球的重力势能最小 C．C实心球的重力势能比D实心球的大 D．B、C两实心球的重力势能相等 14．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有体积相同的实心铁球甲、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．该实验中，球甲的重力势能最大 B．球陷入沙中的深度越深，说明球对沙子做功越少 C．比较乙和丙，可知物体质量越大，其具有的重力势能越大 D．通过甲和乙可推断，质量小的物体具有的重力势能一定小 15．在“探究动能的大小与哪些因素”有关的实验中（如图），让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块。下列说法中正确的是（　　） A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系 B．木块被撞击后滑行的越远，说明铁球的动能越大 C．铁球从斜面上滚下的过程中，铁球受到的支持力做了功 D．木块B受到的重力与它对水平面的压力是一对平衡力 16．如图所示，射箭运动员用力将弓拉弯，此时的弓具有 能；松手后箭被射出向前运动，说明力可以改变物体的 ；弓拉得越满，箭飞得越远，由此可以推断物体的 越大，它具有的弹性势能越大。由于箭具有 离开弓后继续向前飞。 17．小李用如图所示器材探究“重力势能的大小与哪些因素有关”。他将小桌放在透明的沙箱中，让同一重物从不同高度落下，打击小桌。实验中，通过 反映物体重力势能的大小。分析图中信息，可归纳出的结论是：重力势能大小与 有关。若想要“探究重力势能与质量的关系”，应该保持 相同，改变 。 18．如图所示是同学们研学爬山时的情景。在他们从山脚到峰顶的过程中，同学们的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；体重（含装备）越大的同学做功越 ，最先登上峰顶的同学做功 （选填“一定”或“可能”）最快。 19．扫地机器人在水平地面上匀速运动时，通过吸尘装置将灰尘、杂物吸入储存箱，机器人的动能将 （选填“不变”、“增大”或“减小”）；所受推力与速度关系图像如图所示，推力为50N，匀速直线运动2s，推力做功 J；以0.5m/s的速度匀速直线运动时，推力的功率为 W。 20．如图所示，是我国某地的等高线图，若把同一物体分别放在A点和B点，则物体在 点时重力势能大。 21．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，实验小组将小钢球从高度为的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块向前移动一段距离后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验，。 （1）小钢球在滚下斜面的过程中， 能转化为动能。小钢球的动能大小是通过 （选填“高度”或“距离”）的大小来反映的，这种方法在物理学中叫作 法。本实验用到另一种物理探究方法是 法； （2）在同样的水平面上，木块被撞得越远，小钢球对木块做的功就越 ，小钢球的动能就越 ； （3）分析比较甲、乙两图可得结论：物体质量相同时，速度越大，动能越 ； （4）比较 两图，可探究动能与质量的关系，此探究过程中两球刚到达水平面时的速度 （选填“相等”或“不相等”），结论是 ； 【补充设问】 （5）若水平面绝对光滑，木块受到小钢球撞击后将 ， （选填“能”或“不能”）达到实验探究的目的； （6）小丽根据乙、丙两图也得出了“物体的动能大小与质量有关”的结论，她的结论是否可靠? （选填“是”或“否”），理由是 ； （7）小欣联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端同一高度由静止滑下，比较小车在不同表面滑行的距离，则小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”）； （8）实验过程中，小明发现木块移动的距离较短，不易进行观察和比较，对此请你写出一条改进措施： ； 小华发现钢球从斜面滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小华提供一种改进方案： ； （9）①请你根据得出的实验结论解释为什么相同路段不同车型的限速不同（如图丁所示）： ； ②请你从物理学的角度谈谈安全行车需要注意的问题： ； （10）同学们进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是利用实验器材进行了测定，得到数据如表： 实验序号 小球的质量 小球自由滚下到水平面的速度 木块被撞后运动的距离 1 30 2 4 2 30 4 16 3 60 2 8 分析表格中对应的数据可知， 对物体的动能影响更大。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 机械能 课时12.1 动能和势能 2022年课程标准 物理素养 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 物理观念：知道动能和势能。 科学思维：能通过实例,从做功的角度了解能量的概念。 科学探究：能通过实验了解影响动能、势能大小的因素。 科学态度与责任：通过运用动能和势能解释相关现象，帮助学生能更好的理解能。 知识点1：能量 1.现象探究：什么情况下能够做功 现象 海啸冲击建筑物 被拉弯的弓能将箭射出去 举高的重锤能将木柱打进土里 分析 流动的水对建筑物做了功 弓对箭做了功 重锤对木桩做了功 归纳 物体都对外做了功 2.能量的概念及单位 （1）物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 （2）能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中，能量的单位是焦耳（J）。 3.对能的理解 （1）能量是表示物体做功本领的物理量。 （2）物体做功过程实质上是能量转化或转移的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的能量越大。 4.能与功的区别与联系 区别 功是一个过程量，能是一个状态量 功是描述力对 物体作用过程中取得的成效的物理量，是相对于一个过程而言的；能是描述一个物体做功本领的物理量，是一个状态量 具有能量的物体不一定做功，而正在做功的物体一定具有能量 联系 功是能量变化的量度 能够做功”与“做了功”的区别 物体“能够做功”与“做了功”是两个不同的概念。“能够做功”表示物体具有做功本领，与做不做功没关系；“做了功”表示结果，是物体对另一个物体施力并经过一段距离后取得了成效。 知识点2：动能 1. 现象探究：运动的物体是否具有能？ 现象 分析 归纳 风吹着帆船移动 空气在流动的过程中对帆做功 风、流动的河水和飞行的子弹都能做功，它们都具有能量，分析这些物体的共同特点可知，这些物体都是由于运动而具有能量 河水把砂石冲走 水在流动过程中对砂石做功 子弹射穿鸡蛋 子弹在运动过程中对鸡蛋做功 2. 动能 物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的小鸟、行驶的汽车、流动的水等。 动能概念的理解 叙述动能的定义时，只能说“物体由于运动而具有的能”，不能说“运动的物体具有的能”，因为运动的物体除了具有动能外，还可能具有其他形式的能，如高空飞行的飞机除了具有动能外，还具有重力势能和内能等。 3. 实验探究：物体的动能跟哪些因素有关？ 提出问题 物体的动能跟哪些因素有关？ 猜想与假设 （1）“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体运动的速度有关； （2）同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关 设计实验与制订计划 用如图所示的装置探究钢球的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的钢球来改变质量，让同一钢球从不同高度处滚下来改变速度。钢球动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。 进行实验 （1）让同一钢球从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图甲、乙所示。 甲 乙 （2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图丙、丁所示。 丙 丁 分析与论证 （1）同一钢球从不同高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关； （2）不同钢球从同一高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关。 实验结论 物体动能与物体的质量和运动的速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。 4. 理解动能大小时应注意的问题 一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体质量和运动速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时分析两个因素。 知识点3：势能 1. 重力势能 （1）现象探究：位于高处的物体具有能量与做功 现象 分析 归纳 从高空落下的陨石把地面砸出一个大坑 陨石对地面做了功，说明从高空落下的陨石具有能量 位于高处的物体下落时可以做功，表明位于高处的物体具有能量 水一直从高处往下滴，时间长了能把石头滴穿 位于高处的水滴对石头做功，说明高处的水滴具有能量 从高处落下的铅球落在沙地中能砸出坑 铅球对沙地做了功，说明从高处落下的铅球具有能量 （2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。 （3）实验探究：影响重力势能大小的因素 提出问题 重力势能的大小与哪些因素有关？ 猜想与假设 （1）生活中手机从几厘米高处跌落一般不会损坏，但从几米高处跌落，一般会造成较严重的损坏，由此猜想，重力势能的大小可能与高度有关； （2）下冰雹时，重冰雹比轻冰雹造成的危害大得多，由此猜想，重力势能的大小可能与物体的质量有关 设计实验与制订计划 将小方桌放置在沙箱中铺平的沙面上，让物体从某一高度自由下落撞击小方桌，小方桌下陷越深，说明下落的物体能够做的功越多（转换法），即物体具有的重力势能越大。改变同一物体下落的高度，或从同一高度释放不同质量的物体，比较物体对小方桌做功的多少。 进行实验 （1）让同一物体从不同高度处自由下落撞击小方桌，如图（b）、（c）所示。 （2）让不同物体从同一高度处自由下落撞击小方桌，如图（c）、（d）所示。 实验现象 （1）同一物体下落时的高度越高，小方桌下陷得越深。 （2）从同一高度下落时，质量大的物体比质量小的物体使小方桌下陷得更深。 分析与论证 （1）质量相等时，较高处物体使小方桌下陷的深度大，说明质量相等时，高度大的物体重力势能大； （2）高度相等时，质量大的物体使小方桌下陷的深度大，说明同一高度，质量大物体的重力势能大。 实验结论 同一高度，物体的质量越大，重力势能越大；同一质量物体，高度越大，物体的重力势能越大。 2.弹性势能 （1）现象探究：物体发生弹性形变与做功 如图甲所示，弹弓上被拉长的橡皮筋存储了能量，能把“子弹”射出，且橡皮筋的弹性形变越大，“子弹”被射出的距离越远；如图乙所示，被压缩的弹簧存储了能量，能把小车弹开，且弹簧形变量越大，小车被弹开的距离越远。由此可知，发生弹簧形变的物体在恢复形变时可以对外做功，即发生弹性形变的物体具有能量。 甲 乙 （2）弹性势能的定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 （3）决定弹性势能大小的因素：物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料有关。对同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 弹性势能概念的理解 一个物体是否具有弹性势能，关键看该物体是否发生了弹性形变。若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能；若物体虽然发生了形变，但不是弹性形变，则没有弹性势能，如一捏就扁的的面团，就不具有弹性势能。 （4）弹性势能的应用 弹性势能的应用很广泛。如发条玩具，只要上紧玩具内的发条，松手后玩具就会再弹性势能的作用下动起来。 3.势能 重力势能与弹性势能是常见的两种势能。 4.动能和势能的异同点 概念 特点 决定因素 共同特点 动能 物体由于运动而具有的能 一切运动的物体都具有动能 质量、速度 具有能的物体都能够做功，三种形式的能单位都是焦耳（J） 势能 重力势能 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 一切受到重力且位于高处的物体都具有重力势能 质量、高度 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能 弹性形变程度、材料 势能和动能的相对性 1.物体所处的高度具有相对性，所以物体所具有的能也具有相对性。例如，放在书桌上课本，相当于地面来说有一定的高度，具有重力势能，而相对于桌面其高度为0，重力势能为0。 2.物体的运动速度大小与选取的参照物有关，即速度大小具有相对性，那么动能的大小也具有相对性。同一物体相对于不同参照物，动能一般是不同的。例如，疾驶的列车对乘客而言，桌面上放着的茶杯相对于乘客是静止的，对乘客无害，但是相对于列车外的行人，茶杯速度很大，动能很大，一旦掷出窗外砸到行人就会对行人造成严重的伤害。 问题1：功和能的关系 1．下列说法正确的是（　　） A．具有能的物体一定在做功 B．具有能的物体一定做了功 C．具有能的物体一定能够做功 D．以上说法都正确 【答案】C 【详解】ABD．具有能的物体不一定正在做功，具有能的物体不一定做了功，比如：天花板上静止不动的吊灯具有重力势能，没有正在做功，也没有做了功，故ABD错误； C．一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，具有能的物体一定能够做功，故C正确。 故选C。 2．流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 【答案】A 【详解】A．一个物体已经做的功越多，它具有的能量不一定越大，因为物体有能量不一定必须全部用来做功，故A错误，符合题意； B．做功的过程是能量转化的过程，功是能量转化的量度．故B正确，不符合题意； C．功的单位与能的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，故C正确，不符合题意； D．一个物体具有机械能，可能它只具有动能或只具有势能或既具有动能又具有势能，故D正确，不符合题意。 故选A。 3．叙述功和能的关系时有以下几种说法，哪一种是正确的（  ） A．物体具有的能量越大，做的功越多 B．具有能量的物体一定做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体不做功就没有能 【答案】C 【详解】A．物体具有的能量越大，做的功不一定越多，如让大力士去推火车，没有推动，他同样不做功，故A错误； B．具有能量的物体不一定做功，如山坡上的巨石具有重力势能，但没有落下前并未做功，故B错误； C．一个物体如果能对外做功，我们就说它具有能量，故做功的物体一定具有能量，故C正确； D．物体不做功不一定没有能，如山坡上的巨石具有重力势能，但没有落下前并未做功，故D错误。 故选C。 4．（24-25九年级上·浙江杭州·阶段练习）力和运动、功和能量是物理学的核心概念，它们之间存在着密切的联系。关于力和运动、功和能量之间的关系，下列说法错误的是（　　） A．运动的物体一定具有能量 B．物体受到力的作用，力一定对物体做功 C．做功的本质是能量的转化 D．功和能量的单位都是焦耳 【答案】B 【详解】A．物体由于运动而具有的能量叫做动能，因此运动的物体具有动能，故A正确，不符合题意； B．有力作用在物体上，如果物体没有在力的方向上通过一定的距离，则力没有对物体做功，故B错误，符合题意； C．做功是能量转化的重要途径，它不仅反映了力的空间累积效应，也是能量守恒和转化定律的具体体现，通过做功，各种能量形式之间得以相互转化，故C正确，不符合题意； D．为纪念焦耳在热学和能量研究领域取得的卓越成就，物理量以其名字命名功和各种能量的基本单位，故D正确，不符合题意。 故选B。 问题2：动能和势能的大小比较 5．一位跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，关于他的动能和重力势能，下列说法正确的是（　　） A．动能变大，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大 C．动能不变，重力势能变小 D．动能变小，重力势能不变 【答案】C 【详解】跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，故动能不变；由于高度下降，所以重力势能变小，故ABD错误，C正确。 故选C。 6．如图所示，载重卡车、电瓶车与自行车，若三种车辆速度相等，则动能最小的是（　　） A．载重卡车 B．电瓶车 C．自行车 D．一样大 【答案】C 【详解】若三种车辆速度相等，质量小的，动能小，自行车的质量最小，故自行车的动能最小，故C正确。 故选C。 7．小红按照如图所示情景做了一个有趣的实验：她把一个悬挂起来的铁锁拉到自己的面前并接触鼻子，然后将铁锁由静止释放，保持头的位置不变，铁锁摆回时不会撞击她的鼻子。铁锁由接触鼻子的位置a开始，沿弧线abc向另一侧的最高点c运动的过程中，关于它的动能大小，下列说法中正确的是（　　） A．铁锁在位置a有最大的动能 B．铁锁在位置b有最大的动能 C．铁锁在位置c有最大的动能 D．铁锁在a、b、c三处的动能相同 【答案】B 【详解】从a→b的过程中，铁锁的质量不变，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，在b点动能最大；从b→c的过程中，铁锁的质量不变，高度增大，速度减小，重力势能增大，动能减小，在c点动能为0；铁锁从a点由静止下落，速度为0，动能为0。 故选B。 8．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，则甲子弹的动能 乙子弹的动能，甲子弹的速度 （均选填“大于”、“小于”或“等于”）乙子弹的速度，判断的依据是甲子弹能够 较多。 【答案】 大于 大于 做的功 【详解】[1]运动的子弹具有动能，穿过木板时，要克服摩擦做功，其动能转化为内能，穿透的子弹比嵌在木板的子弹运动距离长，做功多，所以甲子弹的动能大。 [2]因为质量相同，甲动能大，所以甲速度大。 [3]运动的子弹具有动能，穿过木板时，要克服摩擦做功，甲子弹穿透木板，乙子弹嵌在木板里，甲运动距离长，做功多。 问题3：探究动能大小的影响因素 9．在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，让铁球从斜面上由静止释放，撞击静止在水平面上的木块，使木块移动一段距离，如图甲和图乙所示。 （1）实验中可以根据 来判断铁球的动能大小； （2）实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下，目的是 ； （3）由图甲和图乙所示的实验现象得到的结论是 ；   （4）如图丙所示的是高速公路上的限速牌，对不同车型限速不一样。限速实质上是限制车辆行驶时的动能，因为动能越大，汽车做功的本领越 ，潜在的危害就越大。 【答案】 木块被推动距离的远近 使它们到达水平面的速度相同 速度相同时，质量越大，动能越大 大 【详解】（1）[1]实验中通过观察木块被撞击后木块被推动距离的远近来判断铁球动能的大小。 （2）[2]实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下的目的就是为了使小球到达水平面的初速度相同，以达到控制一个变量，研究另一个变量的目的。 （3）[3]比较甲乙两图可以看出，小球质量不同，下落高度相同，质量大的小球推动木块的距离较远，故可得出结论：速度相同的不同物体，质量越大，动能越大。 （4）[4]车辆限速行驶就是为了降低速度，减小动能，因为动能越大，汽车做功的本领越大，当发生碰撞时，速度越大的产生的破坏越大。 10．在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，让小车从斜面的同一高度由静止下滑，观察小车在不同材料（木板、毛巾、棉布）的水平面上滑行的距离。 (1)实验中每次均让小车从斜面的同一高度由静止下滑，这样能够使小车每次到达水平面上时 相等。 (2)实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的。 (3)实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最小、在棉布表面滑行的距离较大、在木板表面滑行的距离最大，说明水平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。 (4)推理：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将保持 状态。 (5)实验中没有用到的研究方法是__________。 A．控制变量法 B．转换法 C．等效代替法 D．推理法 (6)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 ，最终停下来是因为受到了 的作用。 (7)假设小车在毛巾、棉布、木板表面克服阻力做的功分别为、、，则 。（均选填“＞”“＝”或“＜”） 【答案】(1)初速度 (2)水平面的粗糙程度 (3)慢 (4)匀速直线运动 (5)C (6) 惯性 阻力 (7) ＝ ＝ 【详解】（1）根据控制变量法，让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目地是使小车到达水平面时的初速度相同，从而探究阻力对物体运动的影响。 （2）在水平木板上分别铺上毛巾和棉布，水平面的粗糙程度不同，小车运动到水平面时受到的阻力就不同，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，所以实验中通过改变水平面的粗糙程度来改变小车受到的阻力的大小。 （3）木板表面最光滑，小车在木板表面受到的阻力最小，在木板表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。 （4）推理：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，小车的速度将不会减小，它将保持匀速直线运动状态。 （5）实验中每次均让小车从斜面的同一高度由静止下滑，使小车每次到达平面时的初速度相同，用到了控制变量法；利用小车在平面上运动距离的远近来反映阻力对物体运动状态的影响，用到了转换法；得出小车不受力时将做匀速直线运动的结论用到了推理法。故实验中没有用到等效代替法，故选C。 （6）[1][2]小车到达水平面时有一定的速度，由于惯性小车要保持原来的运动状态继续向前运动；小车最终会停下来，是因为小车在水平面上受到了阻力的作用，阻力改变了小车的运动状态，使其速度变小，最后停止。 （7）[1][2]小车在不同平面的初速度相等，同一小车质量不变，则小车动能相等，小车在毛巾、棉布、木板表面克服阻力做的功最终均会停下来，动能变为0，此过程中减小的动能用于克服摩擦力做功，由于减小的动能相行，所以克服摩擦力做的功相等。故有。 11．如图所示为探究物体动能大小与哪些因素有关的实验装置。 (1)如图甲、丙两次实验，让质量不同的小钢球从斜面的同一高度处由静止滚下，目的是使两球到达水平面时具有相同的 ； (2)实验中所探究物体的动能是指 （选填“小钢球”或“木块”）的动能； (3)分析比较甲、乙两次实验，可得出结论：质量相同的物体， 越大，动能越大；分析比较 两次实验，可探究动能大小与质量的关系； (4)若水平面绝对光滑， （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (5)实验中，通过观察木块移动的距离来判断小钢球的动能大小，这种研究方法叫 。 【答案】(1)速度 (2)小钢球 (3) 速度 甲、丙 (4)不能 (5)转换法 【详解】（1）甲丙实验中，让质量不同的钢球从斜面的同一高度滚下，是为了使两球到达水平面时速度相等，两个小球的质量不同，因此可以探究物体动能与物体质量的关系。 （2）该实验探究的是碰撞前钢球的动能，碰撞时，钢球的动能越大，钢球对木块做的功就越多，木块移动的距离就越远。 （3）[1]根据甲、乙两次实验可知，小球的质量相同，滚下的高度不同，到达水平面时的速度不同，高度越高，速度越大，推动木块移动的距离越大，动能越大，故结论为：质量相同的物体，速度越大，动能越大。 [2]探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，质量不同，选择甲和丙实验。 （4）如果水平面绝对光滑，由牛顿第一定律可知，木块做匀速直线运动，不能达到探究目的。 （5）实验中通过观察木块移动的距离来判断小球动能的大小，木块移动的距离越大，说明小球的动能越大，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。 12．（24-25八年级上·江苏宿迁·期中）小王用图甲所示的器材探究“物体动能大小与哪些因素有关”。他让小球从斜面上由静止释放，然后撞击静止在水平面上的木块。 (1)本实验研究的是小球在 （选填“在斜面上”、“撞击木块时”或“撞击木块后”）的动能大小； (2)实验中通过观察 来反映小球的动能大小； (3)让不同质量的小球从同一高度由静止释放，可以使小球到达斜面底端的 相同，从而探究小球的动能大小与 （选填“质量”或“速度”）的关系； (4)小亮另外设计了图乙所示的装置，来探究小球的动能大小与质量的关系，他用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，发现木块移动的距离相同。这个设计方案 （选填“可行”或“不可行”），原因是相同的弹簧压缩相同距离后，由静止释放转化的动能 （选填“相同”或“不同”）。 【答案】(1)撞击木块时 (2)木块移动的距离 (3) 速度 质量 (4) 不可行 相同 【详解】（1）实验探究物体动能大小与哪些因素有关，研究对象是小球的动能，即小球撞击木块时的动能的大小。 （2）实验中通过观察木块被推动的距离的远近来判断物体所具有动能大小的，木块被推动的距离越远，说明小球所具有的动能越大。 （3）[1][2]让不同质量的小球从同一高度由静止释放，质量不同，高度相同，小球到达斜面底端的速度相同，从而探究小球的动能大小与质量的关系。 （4）[1][2]若用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧弹性势能相同，转化出的动能相同，如果按此方案操作，可以观察到的现象是木块最终移动的距离相同，故此方案不可行。 问题4：探究重力势能大小的影响因素 13．小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m /s。将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度 v 和弹簧缩短的长度∆L之间的关系如图丁所示，其中 A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到 0.2 牛的压力就缩短 1 厘米， 并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变。 （1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是 ，小球机械能的变化情况是 ； （2）全过程中，弹簧中弹力的最大值为 N； （3）实验中所用小球的质量为 ； （4）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为 0，此时，小球处于 态填（“平衡”或“非平衡”）。 【答案】 先变大后变小 减小 8.14 0.1kg 非平衡 【详解】（1）[1]小于接触弹簧向下压的过程中，受到弹簧向上的弹力及竖直向下的重力的作用，且随着压缩量变大，弹力也增大。当弹力小于重力时，小球所受的合力向下，其速度越来越大，质量在整个过程保持不变，所以此阶段，动能增大；当弹力等于重力时，速度最大，动能也最大。当弹力小于重力时，小球所受合力向上，其速度越来越小直到为0，动能也越来越小，所以小球动能的变化情况是：先变大后变小。 [2]整个过程中，小球对弹簧做功，将自身的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球机械能减小。 （2）[3]由图丁知，弹簧被压缩的最大长度为40.7cm，而弹簧每受到0.2N的压力就缩短1cm，且整个过程始终发生弹性形变，所以弹簧中弹力的最大值 （3）[4]由图丁知，小球的最大速度为5.05m/s，此时弹簧缩短了5cm，则此时小球所受的重力与弹力相等。所以小球的重力 小球的质量 （4）[5]当弹簧的压缩量最大时，小球受到向上弹力及竖直向下重力的作用，且重力小球弹力，所受的两个力不是平衡力，处于非平衡状态。 14．（24-25九年级上·江苏镇江·期末）如图所示是“探究物体重力势能与哪些因素有关”的实验，其中m甲=m乙<m丙，木桩起始位置高度相同。 (1)甲、乙、丙都由静止释放，目的是控制物体的初始动能为 J； (2)实验通过 来反映物体重力势能的大小，这种方法在初中物理学习中经常用到，请再举一例： ； (3)比较A、C两次实验，可以初步得出结论： ； (4)小明认为比较A、B两次实验，也可得出“质量相同时物体速度越大动能越大”，你认为这个观点是 的；（选填“正确”或“错误”） (5)比较B、C两次实验，可知乙的重力势能 丙的重力势能（选填“大于”、“等于”或“小于”）；小明认为比较B、C两次实验，也可得出“物体重力势能与高度有关”，你认为这个观点是 的。（选填“正确”或“错误”） 【答案】(1)0 (2) 木桩下陷程度 见解析 (3)见解析 (4)正确 (5) 等于 正确 【详解】（1）动能的大小与质量和速度有关，甲、乙、丙开始处于静止状态，开始的动能为零。 （2）[1]铁块的重力势能就越大，撞击木桩陷入沙坑越深，通过木桩下陷的深度来反映物体重力势能的大小，用到转换法。 [2]在探究声音产生的条件时，通过乒乓球的振动反映音叉的振动；在探究动能的影响因素时，通过推动木块移动的距离来反映动能的大小等也都用到了转换法。 （3）比较A、C两次实验，开始的高度相同，丙的质量较大，木桩下陷的深度较大，说明丙的重力势能较大。可以得到：高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。 （4）比较A、B两次实验，甲乙的质量相同，乙的高度较大，撞击木桩时的速度较大，木桩下陷的深度较大，说明乙的重力势能较大。物体下落过程中，重力势能转化为动能，乙下落过程中重力势能转化的动能较大，所以也可以得到质量相同时物体速度越大动能越大，小明的观点是正确的。 （5）[1]比较B、C两次实验，木桩下陷的深度相同，说明乙和丙的重力势能相等。 [2]比较B、C两次实验，丙的质量大，高度小，乙的质量小，高度大，但乙和丙都能使木桩下陷的深度相同，则乙和丙的重力势能相等，在已得出重力势能与质量的关系情况下，可以说明重力势能与高度有关，小明的观点正确。 15．（23-24八年级下·河南漯河·期末）小明在家和妈妈一起做饭，一个饮料瓶不小心落到了面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。 瓶子放在面团上瓶子从高处落入面团中 问题一：压力作用效果跟哪些因素有关 问题二：重力势能大小跟哪些因素有关 (1)做实验①②③是为了探究 （选填“问题一”或“问题二”），实验中是利用 反映压力的作用效果； (2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关； (3)要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关，应对比实验 （填实验序号）； (4)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因是 。 【答案】(1) 问题一 面团的凹陷程度 (2)物体的质量 (3)⑤⑥ (4)见解析 【详解】（1）[1][2]实验①②③，瓶子始终放在面团上，没有从一定高度释放，所以做实验①②③是为了探究问题一，即探究压力作用效果跟哪些因素有关；根据转换法，实验中是利用面团的凹陷程度反映压力的作用效果。 （2）实验④⑤瓶子下落的高度相同，质量不同，所以利用实验④⑤可探究重力势能大小与物体的质量是否有关。 （3）要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关，应控制质量相同，下落的高度不同，所以应对比实验⑤⑥。 （4）对比实验⑤⑥中面团的凹陷程度可知，在物体质量一定时，所处的高度越高，重力势能越大，下落到地面能做的功就越多，所以“高空抛物”危害性大。 16．在某次综合实践活动中，小明所在的物理兴趣小组对物体从高空自由落到地面的撞击力进行研究。在无风环境下，将质量相等的鸡蛋分别从不同高度由静止释放，砸中铺在草坪上1cm厚的石膏板，实验现象如下表所示： 实验次序 高度/m 实验现象 ① 10 鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现裂纹 ② 20 鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方破裂 ③ 30 鸡蛋破碎，石膏板被击穿 (1)根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的撞击力可以通过 反映出来； (2)根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的撞击力与 有关； (3)实验后，小明想探究“高空下落的物体所受空气阻力和速度的关系”，他选取了三个外形相同的锥形物体，其质量之比为1∶4∶9，让它们从相同高度同时自由落下，并以竖直砖墙为背景，用数码相机的连拍功能每隔相等时间曝光一次的方法记录它们的运动过程，如图所示，由此得出空气阻力和速度的关系是 。 【答案】(1)石膏板的破裂程度 (2)释放高度 (3)空气阻力与速度的平方成正比 【详解】（1）根据转换法，实验中，鸡蛋的撞击力可以通过石膏板的破裂程度反映出来，石膏板的破裂程度越大，说明鸡蛋的撞击力越大。 （2）由表可知，鸡蛋的质量相等，下落的高度不同，石膏板的破裂程度不同，即撞击力不同，得出结论：同一物体从高空落到地面的撞击力与释放高度有关。 （3）图中相同时间，锥形物体下落的路程之比为1∶2∶3，根据，则锥形物体下落的速度之比为1∶2∶3，物体匀速下落，重力与阻力二力平衡，质量之比为1∶4∶9，重力之比为1∶4∶9，则阻力之比为1∶4∶9。所以，空气阻力与速度的平方成正比，即。 问题5：探究弹性势能大小的影响因素 17．如图所示，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，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩 不同（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，需选用长度和粗细相同， 不同的两根弹簧，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 ，则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 不能（能/不能）达到探究目的。 【答案】(1) 不同 木块移动的距离 (2) 材料 相同 木块移动的距离不等 (3)不能 【详解】（1）[1][2]为验证猜想一，即弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；应改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；弹性势能的大小无法直接测量，所以运用转换法，通过观察木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小。 （2）[1][2][3]探究弹性势能的大小与弹簧的材料有关，根据控制变量法，需选用长度和粗细相同，材料不同的弹簧，将两根弹簧压缩相同的长度，观察前后两次木块移动的距离；若前后两次木块移动的距离不同，则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，木块就会在水平面上做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，则不能比较弹性势能的大小，所以不能达到探究目的。 18．小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，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，实验数据如下表所示。 实验次数 所使用的弹簧 弹簧被压缩后的长度/cm 木块移动的距离/cm 1 弹簧A 8 3.5 2 弹簧A 5 6.2 3 弹簧A 2 10.6 4 弹簧B 5 8.7 5 弹簧C 6 11.5 6 弹簧C 5 13.1 (1)弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的 能。实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。 (2)为了验证猜想一，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析；由此得出的结论是： 相同时， 越大，弹簧的弹性势能越 。 (3)为了验证猜想二，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析。 【答案】 动 木块移动的距离 1、2、3 弹簧的材料 弹簧被压缩的程度 大 2、4、6 【详解】(1)[1]弹簧将小球弹开的过程中，弹簧弹性势能减小，小球获得了机械能这个过程把弹性势能转化为小球的机械能。 [2]实验中是通过木块被小球撞出的距离来确定小球动能的大小。 (2)[3]弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，要改变弹簧被压缩的程度并保证其它因素不变，故选择1、2、3。 [4][5][6]根据表格可看出，当弹簧的材料相同时，弹簧被压缩的程度越大，弹簧的弹性势能越大。 (3)[7]为了研究弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关，应该改变弹簧的材料并保证其它因素相同，故选2、4、6。 19．小李同学利用一个弹珠、三根材料和厚度均相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系”。他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性形变范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 序号 橡皮条宽（厘米） 橡皮条长（厘米） 弹射的水平距离（米） 1 0.50 20.00 10.10 2 0.50 30.00 8.20 3 1.00 20.00 14.00 （1）本实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较实验序号1和2是为了探究橡皮条的弹性势能与橡皮条 的关系； （3）比较实验序号1和3可得出结论：橡皮条材料、厚度、长度相同， ，橡皮条的弹性势能越大； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是 。 A．宽而短　　B．宽而长　　C．窄而短　　D．窄而长 【答案】 弹射的水平距离 长度 橡皮条越宽 A 【详解】(1)[1]弹性势能越大，弹珠弹射的水平距离越远，故可以通过比较弹射的水平距离来间接反映橡皮条的弹性势能大小。 (2)[2]比较实验序号1和2，橡皮条宽相同，长度不同，故探究的是橡皮条的弹性势能与橡皮条长度的关系。 (3)[3]比较实验序号1和3，橡皮筋的长度相同，宽度宽的橡皮条能将弹珠弹射的距离远，故可以得出结论当橡皮条材料、厚度、长度相同，橡皮条越宽，橡皮条的弹性势能越大。 (4)[4]根据实验序号1和2、3，用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，橡皮条长度短的、宽的弹性势能大，故选A。 20．小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，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，实验数据如下表所示。 实验次数 所使用的弹簧 弹簧被压缩后的长度/cm 木块移动的距离/cm 1 弹簧A 8 3.5 2 弹簧A 5 6.2 3 弹簧A 2 10.6 4 弹簧B 5 8.7 5 弹簧C 6 11.5 6 弹簧C 5 13.1 （1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的 能。 （2）实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。 （3）为了验证猜想一，应选择表中1，2，3三组数据进行分析；由此得出的结论是：弹簧材料相同时， 越大，弹簧的弹性势能越大。 （4）为了验证猜想二，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析。 【答案】 动 木块移动的距离 弹簧被压缩的程度 2、4、6 【详解】（1）[1]弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹簧形变减小，弹簧的弹性势能减小，小球的速度增大，小球的动能增大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。 （2）[2]弹簧的弹性势能不便于直接比较，实验中通过比较木块移动的距离来判断弹簧弹性势能的大小，这里用了转换法。 （3）[3]选择表中1，2，3三组数据进行分析，弹簧的材料相同，弹性被压缩的程度不同，木块移动的距离不同，表明弹簧的弹性势能不同，从第1次到第3次，弹簧被压缩的程度越来越大，木块移动的距离越来越大，表明弹簧的弹性势能越来越大，由此得出的结论是：弹簧材料相同时，弹簧被压缩的程度越大，弹簧的弹性势能越大。 （4）[4]为了验证猜想二，应控制弹簧被压缩程度相同，改变弹簧的材料，应选择表中2、4、6三组数据进行分析。 【基础强化】 1．下列物体不具有弹性势能的是（　　） A．被拉开的弓 B．被压弯的竹竿 C．被推开的弹簧门中的弹簧 D．被举高的杠铃 【答案】D 【详解】ABC．被拉开的弓、被压弯的竹竿、被推开的弹簧门中的弹簧都发生了弹性形变，所以都具有弹性势能，故ABC不符合题意； D．被举高的杠铃没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故D符合题意。 故选D。 2．下列物体既有动能又有势能的是（　　） A．静止在路边的汽车 B．被压缩的弹簧 C．高山上静止的大石 D．C919飞机在飞行 【答案】D 【详解】A．静止在路边的汽车，速度为0，没有动能，故A不符合题意； B．被压缩的弹簧，由于发生弹性形变具有弹性势能，动能为0，故B不符合题意； C．高山上静止的大石，有一定的高度具有重力势能，动能为0，故C不符合题意； D．C919飞机在飞行，具有动能，由于距地面有一定的高度，具有重力势能，故D符合题意。 故选D。 3．下列物体具有动能的是（　　） A．停在草坪上的球 B．挂在墙上的画 C．飞翔的小鸟 D．拉长的橡皮筋 【答案】C 【详解】A．停在草坪上的球处于静止状态，不具有动能，故A不符合题意； B．挂在墙上的画处于静止状态，不具有动能，故B不符合题意； C．飞翔的小鸟由于运动具有动能，故C符合题意； D．拉长的橡皮筋处于静止状态，不具有动能，故D不符合题意。 故选C。 4．人拉弓射箭时，下列说法中正确的是（   ） A．放在张紧了的弓上的箭，具有弹性势能 B．弓被拉得越弯，人的弹性势能越大 C．弓把箭射出去的过程中，箭的弹性势能增加 D．弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能减少 【答案】D 【详解】AB．弹性势能是指发生弹性形变的物体自身具有的一种能量，这种能量跟其他物体无关。因为弓发生了弹性形变，所以弓具有弹性势能。弹性势能跟弹性形变的程度有关，弓拉得越弯，弓的弹性势能越大，与人和箭无关，故AB错误； CD．弓把箭射出去的过程中，弓的弹性形变程度变小，弹性势能减少，箭的速度变大，动能增加，将弓的弹性势能转化为箭的动能，故C错误，D正确。 故选D。 5．下列关于能量的叙述中，正确的是 A．一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 B．挂在树枝上的苹果，没有做功，所以没有能量 C．一根弹簧具有弹性势能 D．运动的物体具有能，静止的物体没有能 【答案】A 【分析】一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领． 【详解】A. 一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能，故A正确； B. 挂在树枝上的苹果，虽然没有做功，但具有做功的本领，所以具有能，故B错误； C. 一根弹簧只有发生形变时才具有弹性势能，故C错误； D. 运动的物体具有动能，静止的物体可能具有势能，故D错误． 故选A. 6．动能 (1)定义：物体由于 而具有的能。 (2)影响因素：物体的 和 。物体的质量越大，运动速度越大，它具有的动能就越 。 【答案】(1)运动 (2) 质量 运动速度 大 【详解】（1）动能的定义是物体由于运动而具有的能。 （2）[1][2][3]物体动能的大小与物体的质量和运动的速度有关，物体的质量越大，运动的速度越大，具有的动能就越大。 7．势能 重力势能 弹性势能 定义 在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定 时所具有的能 物体由于发生 而具有的能 影响因素 物体的 和 物体发生 的大小。物体的弹性形变越大，它所具有的弹性势能就越大 判断方法 物体的质量越大，所处位置越 ，它的重力势能就越大 先判断物体是否发生弹性形变。物体有弹性无形变、有形变无弹性时都不具有弹性势能 比较方法 质量相同时比较高度，高度相同时比较质量 同一弹性物体，在弹性限度内，形变量越 ，弹性势能越大 【答案】 高度 弹性形变 高度 质量 弹性形变 高 大 【详解】[1]重力势能定义是在地球表面附近物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。 [2]弹性势能定义是物体由于发生弹性形变而具有的能。 [3][4]影响重力势能的因素有质量和高度，物体的质量越大，所处位置越高，重力势能就越大。 [5]影响弹性势能的因素是弹性形变的大小，在弹性限度内，弹性形变越大，物体具有的弹性势能越大。 [6]影响重力势能的因素有质量和高度，物体的质量越大，所处位置越高，重力势能就越大。 [7]影响弹性势能的因素是弹性形变的大小，同一弹性物体，在弹性限度内，弹性形变越大，物体具有的弹性势能越大。 8．如图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会“跳”的卡片，将卡片反过来，用手压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会看到卡片跳起，这一现象说明：发生弹性形变的橡皮筋具有 能，对卡片做功。卡片在上升过程中，重力势能将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 弹性势 增大 【详解】[1]物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。橡皮筋被拉伸发生了弹性形变 ，所以具有弹性势能，其恢复原状时对卡片做功，使卡片跳起。 [2]重力势能的大小与物体的质量和高度有关。卡片在上升过程中，质量不变，高度增加，其重力势能增大。 9．用叉车搬运货物时，叉车把货物从地面提升到一定高度，则 能（填一种力）对货物做功，货物的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 叉车对货物的支持力 增大 【详解】[1]用叉车搬运货物时，叉车把货物从地面提升到一定高度，货物受到了重力和叉车对货物的支持力，叉车对货物的支持力对货物做功。 [2]货物的高度增加，质量不变，故货物的重力势能增大。 10．如图所示，跳水运动员站在跳板上时，跳板发生弹性形变从而对运动员产生 力，发生弹性形变的跳板具有 能。 【答案】 弹 弹性势 【详解】[1]发生弹性形变的物体由于要恢复原状，会对使它发生形变的物体产生力的作用，这个力就是弹力；跳水运动员站在跳板上时，跳板发生弹性形变从而对运动员产生向上的弹力。 [2]物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，发生弹性形变的跳板具有弹性势能。 【能力培优】11．铅球是一种田径运动项目，它利用人体全身的力量将一定重量的铅球从肩上用手臂推出。如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能随时间变化的曲线最接近的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】铅球在整个飞行过程中，质量不变，铅球一直在运动，动能不为零。从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大。由于刚出手时球的高度比最终球的高度要高，球下落到最低点时将会有更多的重力势能转化为动能，因此最终的动能要大于开始的动能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 12．金色的田野，麦浪翻滚，机械轰鸣，大型联合收割机和装载车并肩作业，收割、脱粒、装车同步完成，若两车工作时保持不变的速度前进，则关于装载车的动能分析正确的是（　　） A．装载车的动能不变 B．装载车的动能变小 C．装载车的动能变大 D．无法判断装载车的动能变化 【答案】C 【详解】装载车匀速运动的过程中，速度不变，但质量增加，因此装载车的动能增加，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 13．如图所示，货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球（）。则关于四个实心球的重力势能，下列说法不正确的是（　　） A．A实心球的重力势能最大 B．D实心球的重力势能最小 C．C实心球的重力势能比D实心球的大 D．B、C两实心球的重力势能相等 【答案】D 【详解】四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球（），由可知，A和B的质量相同，C和D的质量相同，但A、B质量大于C、D，物体质量越大，所处高度越高重力势能越大，图中AB的质量相同，A所处高度大于B，所以A的重力势能大于B， BC所处高度相同，但B的质量大于C，所以B的重力势能大于C，CD质量相同，C所处高度大于D，所以C的重力势能大于D。综上所述，A实心球的重力势能最大，D实心球的重力势能最小，故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 14．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有体积相同的实心铁球甲、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．该实验中，球甲的重力势能最大 B．球陷入沙中的深度越深，说明球对沙子做功越少 C．比较乙和丙，可知物体质量越大，其具有的重力势能越大 D．通过甲和乙可推断，质量小的物体具有的重力势能一定小 【答案】A 【详解】A．重力势能与质量和高度有关，铁的密度大于塑料，在体积相同时，甲丙质量相同，乙质量最小，甲球与乙球高度相同，甲质量更大，与丙质量相同，高度更大，故该实验中，球甲的重力势能最大，故A正确； B．小球做功的能力难以直接观察，可以利用球在沙中陷入的深度间接反映，运用了转换法，球陷入沙中的深度越深，说明球对沙子做功越多，故B错误； C．探究重力势能与质量关系，应保持高度相同，质量不同，比较乙和丙，质量不同，高度不同，根据控制变量法，无法得出重力势能与质量的关系，故C错误； D．重力势能大小与质量和高度有关，甲乙两图高度相同，质量小的重力势能小，如果没有说明高度关系，质量小的物体具有的重力势能不一定小，故D错误。 故选A。 15．在“探究动能的大小与哪些因素”有关的实验中（如图），让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块。下列说法中正确的是（　　） A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系 B．木块被撞击后滑行的越远，说明铁球的动能越大 C．铁球从斜面上滚下的过程中，铁球受到的支持力做了功 D．木块B受到的重力与它对水平面的压力是一对平衡力 【答案】B 【详解】A．让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，铁球的质量相同，进入水平面时的速度不同，这样做的目的是研究物体的动能大小与速度的关系，故A错误； B．木块被撞击后滑行的越远，铁球的做功本领越大，说明铁球的动能越大，故B正确； C．铁球从斜面上滚下的过程中，铁球受到的支持力垂直于斜面，铁球的运动方向与支持力方向垂直，铁球受到的支持力没有对它做功，故C错误； D．木块B受到的重力与它对水平面的压力受力物体不同，不是一对平衡力，故D错误。 故选B。 16．如图所示，射箭运动员用力将弓拉弯，此时的弓具有 能；松手后箭被射出向前运动，说明力可以改变物体的 ；弓拉得越满，箭飞得越远，由此可以推断物体的 越大，它具有的弹性势能越大。由于箭具有 离开弓后继续向前飞。 【答案】 弹性势 运动状态 弹性形变 惯性 【详解】[1]当射箭运动员用力将弓拉弯时，弓的形状发生了改变，这种由于物体形状改变而具有的能量被称为弹性势能。因此，此时的弓具有弹性势能。 [2]当运动员松手后，箭被射出并向前运动。这个过程中，箭的运动状态发生了改变，由静止变为运动。所以，松手后箭被射出向前运动，说明力可以改变物体的运动状态。 [3]弓拉得越满，意味着弓的形变程度越大，即弹性形变越大。而弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。 [4]箭离开弓后能够继续向前飞行，这是因为箭具有惯性。 17．小李用如图所示器材探究“重力势能的大小与哪些因素有关”。他将小桌放在透明的沙箱中，让同一重物从不同高度落下，打击小桌。实验中，通过 反映物体重力势能的大小。分析图中信息，可归纳出的结论是：重力势能大小与 有关。若想要“探究重力势能与质量的关系”，应该保持 相同，改变 。 【答案】 沙子的凹陷程度 高度 高度 质量 【详解】[1]实验中，通过小桌在沙子中的凹陷程度来反映物体重力势能的大小。 [2]分析图中信息，同一物体，从高度更高的位置落下，打击小桌，小桌的凹陷程度越大，则重力势能大小与高度有关。 [3][4]若想要“探究重力势能与质量的关系”，应该保持物体下落的高度相同，物体的质量不同，观察打击小桌后的凹陷程度来判断重力势能与质量的关系。 18．如图所示是同学们研学爬山时的情景。在他们从山脚到峰顶的过程中，同学们的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；体重（含装备）越大的同学做功越 ，最先登上峰顶的同学做功 （选填“一定”或“可能”）最快。 【答案】 增大 多 可能 【详解】[1]在他们从山脚到峰顶的过程中，质量不变，高度变高，所以同学们的重力势能增大。 [2]同学们爬升的高度相同，由W＝Gh知，体重越大的同学做功越多。 [3]功率表示做功的快慢，由知，做功的快慢不仅与时间有关，还与做功的多少有关，所以无法判断谁做功快，故最先登上峰顶的同学做功可能最快。 19．扫地机器人在水平地面上匀速运动时，通过吸尘装置将灰尘、杂物吸入储存箱，机器人的动能将 （选填“不变”、“增大”或“减小”）；所受推力与速度关系图像如图所示，推力为50N，匀速直线运动2s，推力做功 J；以0.5m/s的速度匀速直线运动时，推力的功率为 W。 【答案】 增大 30 75 【详解】[1]扫地机器人在水平地面上匀速运动时，速度不变，通过吸尘装置将灰尘、杂物吸入储存箱，机器人的质量增加，所以机器人的动能将增大。 [2]由图像可知，该机器人所提供的水平推力为50N时的速度为0.3m/s。由速度公式可得，机器人通过的路程为 此时水平推力做的功为 [3]由图像可知，该机器人在水平地面上以0.5m/s速度匀速直线运动时的推力为150N，推力的功率为 20．如图所示，是我国某地的等高线图，若把同一物体分别放在A点和B点，则物体在 点时重力势能大。 【答案】B 【详解】从等高线图标出的海拔高度可知，A点的海拔为995m，B点的海拔为1040m，同一物体质量一定，位置越高重力势能越大。所以把同一物体放在B点时的重力势能大。 21．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，实验小组将小钢球从高度为的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块向前移动一段距离后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验，。 （1）小钢球在滚下斜面的过程中， 能转化为动能。小钢球的动能大小是通过 （选填“高度”或“距离”）的大小来反映的，这种方法在物理学中叫作 法。本实验用到另一种物理探究方法是 法； （2）在同样的水平面上，木块被撞得越远，小钢球对木块做的功就越 ，小钢球的动能就越 ； （3）分析比较甲、乙两图可得结论：物体质量相同时，速度越大，动能越 ； （4）比较 两图，可探究动能与质量的关系，此探究过程中两球刚到达水平面时的速度 （选填“相等”或“不相等”），结论是 ； 【补充设问】 （5）若水平面绝对光滑，木块受到小钢球撞击后将 ， （选填“能”或“不能”）达到实验探究的目的； （6）小丽根据乙、丙两图也得出了“物体的动能大小与质量有关”的结论，她的结论是否可靠? （选填“是”或“否”），理由是 ； （7）小欣联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端同一高度由静止滑下，比较小车在不同表面滑行的距离，则小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”）； （8）实验过程中，小明发现木块移动的距离较短，不易进行观察和比较，对此请你写出一条改进措施： ； 小华发现钢球从斜面滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小华提供一种改进方案： ； （9）①请你根据得出的实验结论解释为什么相同路段不同车型的限速不同（如图丁所示）： ； ②请你从物理学的角度谈谈安全行车需要注意的问题： ； （10）同学们进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是利用实验器材进行了测定，得到数据如表： 实验序号 小球的质量 小球自由滚下到水平面的速度 木块被撞后运动的距离 1 30 2 4 2 30 4 16 3 60 2 8 分析表格中对应的数据可知， 对物体的动能影响更大。 【答案】 重力势 距离 转换 控制变量 多 大 大 甲、丙 相等 物体的速度相同时，质量越大，动能越大 做匀速直线运动 不能 否 没有控制小钢球到达水平面的速度相同 相等 增大钢球在斜面上的高度 将斜面换成斜槽 见解析 不超载行驶，不超速行驶 速度 【详解】（1）[1][2]小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程。 [3][4]小钢球从斜面滚下过程中，小球的动能越大，小木块移动的距离越远，故小球的动能大小是通过小木块移动的距离s大小来反映的，运用了转换法。在研究动能的大小与速度的关系时，应控制小球的质量不变，因此本实验还用到了控制变量法。 （2）[5][6]木块被撞的过程中，小钢球对木块施加力且木块沿力的方向移动一段距离，小钢球对木块做功，且木块被撞得越远，小钢球对木块做的功就越多，说明小钢球具有的动能越多。 （3）[7]甲、乙两图中小球的质量相同，速度不同，且速度越大，木块被撞击移动的距离越远，说明小球具有的动能越多，因此可得结论为：物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （4）[8][9][10]探究动能与质量的关系，需要控制小球的速度相同，即小球所处的高度相同。因此选择甲、丙两图，由甲丙两图可知，小球的质量越大，木块被撞击的距离越远，说明小球具有的动能越大。因此可得结论为：物体的速度相同时，质量越大，动能越大。 （5）[11][12]若水平面绝对光滑，木块受到小钢球撞击后将一直做匀速直线运动，由于该实验是通过木块移动距离的远近来表示小球具有动能的大小，因此平面绝对光滑不能达到实验探究的目的。 （6）[13][14]探究动能与质量的关系，需要控制物体的速度相同，而乙、丙两图中质量和速度都不同，因此得出的结论不可靠。 （7）[15]让小车从斜面顶端同一高度由静止滑下，小车到达斜面底端的速度相同，即小车具有的动能相同，最终小车在不同表面静止时，小车具有的动能均转化为克服摩擦做功，因此小车在三个表面克服摩擦力做功相等。 （8）[16]木块移动的距离较短，说明小球具有的动能较小，即小球的速度较小，因此可以增大钢球在斜面上的高度。 [17]钢球从斜面滚下时，运动的方向难控制，可以将将斜面换成斜槽。 （9）[18]由于不同的车质量不同，速度相同时，质量大的车动能更大，不易刹车，造成的危害更大。 [19]根据动能的影响因素可知，为了安全驾驶，不超载行驶，不超速行驶。 [20]对比1、2和1、3数据可知，物体的速度对物体的动能影响更大。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$