专题09 动能和势能（预习）-【暑假自学课】2025年新九年级物理暑假提升精品讲义（沪粤版2024）

第09讲 动能和势能 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 什么是能 1．能量的定义：物体能够对物体做功，我们就说这个物体具有能量或者能。 2．能量的单位就是功的单位，国际单位用焦耳来表达符号J。 3．能量属于一个广泛的词语，生活中能的形式多种多样例如，动能、重力势能、弹性势能、光能、热能、电能、风能、核能、水能、化学能等等，通常这些能都用符号W来表达。 知识点2 动能 图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下： Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。 Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。 回答下列问题： (1)步骤Ⅰ是为了研究动能大小与速度的关系。 (2)步骤Ⅱ是为了研究动能大小与质量的关系。 (3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球速度的大小，木块的作用是为了比较钢球动能的大小。[来源:学科 知识点3 势能 1．重力势能定义：被举高的物体具有的能叫做重力势能； 2．重力势能的影响因素：质量和高度。 3．重力势能的实验 （1）重力势能的实验方法：转换法和控制变量法； （2）如何观察物体重力势能大小：通过观察物体下落后沙盘的凹陷程度或者通过观察物体下落后沙盘的形变程度； （3）结论：当物体高度相同时，质量越大，物体重力势能越大；当物体质量相同时，高度越大，物体重力势能越大。 注意：在表达动能实验结论时，要运用本实验的实验方法控制变量法来表达。 知识点4 机械能的转化 1．物体具有的动能与势能是可以相互转化的。有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减小。 2．如图所示，荡秋千时，秋千从最低点荡到最高点时，动能转化为重力势能；从最高点荡到最低点时，重力势能转化为动能。 3．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。据报道：一个30g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡。由此可知，鸡蛋的重力势能与高度有关，下落过程是将重力势能转化为动能。 4．如图所示，人在推开弹簧门的过程中，弹簧由于发生弹性形变而具有弹性势能，当松手后弹簧门自动关闭的过程中，它的弹性势能转化为门的动能。 　　　　　　 5．简要回答有关水电站的下列问题： (1)从能量转化的角度说明水电站的工作原理； (2)如图所示，建设水电站选址时，从能量利用角度来看，你将选择图甲的地址还是图乙的地址？并说明理由。 答：(1)水的机械能转化为电能；(2)选择乙图中的地址，能量转化较多，发电量大。 教材习题01 毛泽东在《沁园春・雪》中写道：“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。” 请你分析说明 “弯弓射大雕” 的过程中伴随着哪些能量的转化？ 解题方法 首先明确能量转化涉及的物体，“弯弓” 是对弓施力使其形变，储存弹性势能，能量来源是人，人消耗化学能；“射大雕” 是弓的弹性势能释放，使箭获得动能。通过分析不同阶段各物体能量的变化来确定能量转化情况。 【答案】“弯弓” 过程中，人对弓做功，人的化学能转化为弓的弹性势能；“射大雕” 时，弓恢复原状，弓的弹性势能转化为箭的动能 教材习题02 图11-4-8是某市轨道交通车站的示意图，站台略微高于路面，与站台连接的进出站的轨道均有一个小坡。请你分析一下，这种设计对于节能降耗的好处。 解题方法 从能量转化角度分析，进站时考虑如何利用轨道让列车动能减少的方式更节能，出站时思考怎样借助轨道让列车获得动能更省力 。结合动能与重力势能的相互转化原理，分析列车在进出站不同阶段能量的变化情况。 【答案】列车进站时，若轨道是平的，列车需克服摩擦力做功消耗较多机械能来减速停车；有上坡时，列车可借助上坡将部分动能转化为重力势能，从而减少因刹车消耗的机械能。列车出站时，原来停在站台上具有一定重力势能，下坡时重力势能转化为动能，可减少启动时消耗的能量，起到节能降耗的作用 教材习题03 图11- 4-9是某段公路限制汽车速度的交通标志牌。请你用所学的物理知识解释：为什么要对汽车的最高行驶速度进行限制？且在同样的公路上，为什么要对不同车型设定不一样的最高行驶速度？ 解题方法 先根据动能与速度的关系（质量一定，速度越大动能越大）解释限制速度的原因，这是基于动能大小对刹车制动距离等安全因素的影响。再依据动能与质量、速度的综合关系，分析不同质量车型对应不同限速的原理。 【答案】对汽车最高行驶速度进行限制，是因为质量一定时，速度越大，汽车的动能越大。遇到紧急情况刹车时，克服摩擦力做功越多，制动距离就越长，越容易发生交通事故，所以要限制速度来控制动能大小，保障安全。 不同车型质量不同，在动能相同的情况下，根据（动能公式，初中虽不要求严格计算，但可用于定性分析），质量大的车速度要小，质量小的车速度可大些，所以要对不同车型设定不一样的最高行驶速度。 教材习题04 我国 “神舟十四号” 载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，返回舱减速下降，安全降落在东风着陆场预定区域。在此过程中，返回舱的势能、动能和机械能的变化情况是：势能______，动能______，机械能______。（均选填 “变大”“变小” 或 “不变” ） 解题方法 势能：返回舱减速下降，高度降低，根据重力势能大小与质量、高度有关（质量不变，高度降低），重力势能变小。 动能：返回舱减速，速度减小，由动能大小与质量、速度有关（质量不变，速度减小），动能变小。 机械能：机械能等于动能与势能之和，动能和势能都变小，所以机械能变小。 【答案】变小；变小；变小 教材习题05 人造地球卫星在大气层外绕地球运转，它的速度很快，一天可以绕地球飞行几圈到十几圈，能够迅速获取大量的信息。它运行的轨道为椭圆形，如图 11 - 4 - 10 所示。它的轨道上有一点离地球最近，这个点叫近地点；有一点离地球最远，这个点叫远地点。卫星在运转的过程中，机械能是保持不变的。请你回答： （1）卫星在近地点动能最______，势能最______；在远地点动能最______，势能最______。 （2）在卫星从远地点向近地点运转的过程中，它的______能转化为______能；从近地点向远地点运转的过程中，它的______能转化为______能。 解题方法 本题围绕人造地球卫星在椭圆轨道运行时的机械能转化，利用动能与重力势能的影响因素及转化规律分析： 动能影响因素：质量、速度（质量不变时，速度越大，动能越大 ） 重力势能影响因素：质量、高度（质量不变时，高度越高，重力势能越大 ） 转化规律：在大气层外无空气阻力，机械能守恒，动能与重力势能相互转化 （1）分析近地点、远地点的动能与势能大小 近地点：卫星离地球最近，高度最小，重力势能最小；因机械能守恒，重力势能转化为动能，所以速度最大，动能最大。 远地点：卫星离地球最远，高度最大，重力势能最大；动能转化为重力势能，所以速度最小，动能最小。 （2）分析不同运转阶段的能量转化 远地点→近地点：高度降低（重力势能减小），速度增大（动能增大），重力势能转化为动能。 近地点→远地点：高度升高（重力势能增大），速度减小（动能减小），动能转化为重力势能。 【答案】(1) 大；小；小；大 (2) 重力势；动；动；重力势 考点一 机械能之间的相互转化 【典例1】北京时间2022年4月16日0时44分，神舟十三号载人飞船与空间站成功分离，航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站组合体工作生活了183天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。飞船返回时进入大气层，在距地面约10千米的高空开伞，最终成功着陆。在飞船高空开伞匀速下落过程中下列说法不正确的是（　　） A．飞船的机械能守恒 B．飞船的动能不变 C．飞船受平衡力的作用 D．飞船的重力势能减小 【答案】A 【解析】A．在飞船高空开伞匀速下落过程中，动能不变，重力势能减小，机械能不守恒，故A不正确，符合题意； B．在飞船高空开伞匀速下落过程中，因为匀速，速度大小不变，质量不变，因此动能不变，故B正确，不符合题意； C．因为是匀速下落，所以飞船受到的是平衡力的作用，故C正确，不符合题意； D．因为与地面的高度减小，质量不变，因此飞船的重力势能减小，故D正确，不符合题意。 故选A。 考点二 探究重力势能的大小与哪些因素有关 【典例2】如图所示，在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中： （1）将钢球A分别从斜面不同高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。这是为了探究物体的动能大小与_________（选填“速度”或“质量”）的关系； （2）实验中通过比较_________来比较钢球动能大小； （3）将钢球A和一个乒乓球（质量小于钢球）分别从斜面同一高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。实验发现：钢球撞击木块时，木块移动了一段距离；乒乓球撞击木块时，木块仍保持静止。该实验_________（选填“能”或“不能”）初步说明物体的动能跟物体的质量有关； （4）下表是几组实验数据，分析数据初步得到：在质量和速度两种因素中，_________对动能影响更大。 实验次数 钢球质量/g 钢球释放高度/cm 钢球撞击木块时的速度/m·s-1 木块移动的距离/cm 1 100 10 1.32 15.2 2 100 20 1.85 30.1 3 200 10 1.31 30.0 【答案】     速度     木块B移动的距离     能     速度 【解析】（1）[1]将钢球A分别从斜面不同高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。从不同高度释放，物体下滑到水平面时速度大小不同，所以这是为了探究物体的动能大小与速度的关系。 （2）[2]用钢球A撞击水平面上的木块B，观察到的实验结果是木块B移动的距离，所以实验中通过比较木块B移动的距离来比较钢球动能大小。 （3）[3]将钢球A和一个乒乓球（质量小于钢球）分别从斜面同一高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。实验发现：钢球撞击木块时，木块移动了一段距离；乒乓球撞击木块时，木块仍静止。该实验中变量为物体的质量，能初步说明物体的动能跟物体的质量有关。 （4）[4]由实验1、2可知，当物质质量一致，释放高度实验2是实验1的2倍时，速度相差倍，实验2木块移动的距离为30.1cm。由实验1、3可知，当释放高度一致（即速度基本一致），物体质量实验3是实验1的2倍时，实验3木块移动的距离为30.0cm。分析数据初步得到：在质量和速度两种因素中，速度对动能影响更大。 知识导图记忆 知识目标复核 一、能的基本概念 1. 定义：当一个物体具备对其他物体做功的能力时，我们就称该物体具有能量（能）。这里需要特别关注：做功是衡量能量大小的关键指标。 1. 单位：能量的国际单位为焦耳（J），与功的单位相同，这也体现了做功与能量之间紧密的联系。 1. 形式 常见类型：能量存在多种形式，包括动能、重力势能、弹性势能、光能、电能、化学能、核能等 。 符号表示：在物理学中，能量通常用符号W来表示。例如，动能写作W动，重力势能写作 W重。 二、动能 1. 定义 物体由于运动而具有的能。 2. 影响因素 速度：质量相同时，速度越大，动能越大。 质量：速度相同时，质量越大，动能越大。 3. 探究实验：动能的大小与什么因素有关？ 实验设计 步骤 Ⅰ：让同一钢球从斜面不同高度滚下（控制质量相同，改变速度），观察木块被撞击后的移动距离。结论：速度越大，动能越大。 步骤 Ⅱ：让不同质量钢球从斜面相同高度滚下（控制速度相同，改变质量），观察木块移动距离。结论：质量越大，动能越大。 实验方法 控制变量法：每次只改变一个变量（速度或质量）。 转换法：通过木块移动距离间接反映动能大小（距离越远，动能越大）。 器材作用 斜面：控制钢球到达水平面时的速度（高度越高，速度越大）。 木块：通过移动距离比较动能大小。 三、势能 1. 重力势能 定义：物体由于被举高而具有的能。 影响因素 质量：高度相同时，质量越大，重力势能越大。 高度：质量相同时，高度越高，重力势能越大。 实验验证 方法：让物体从不同高度落下，砸在沙盘中，观察沙盘的凹陷程度（转换法）。 结论：质量或高度越大，凹陷程度越深，重力势能越大。 2. 弹性势能 定义：物体由于发生弹性形变而具有的能（如弹簧、橡皮筋）。 影响因素：弹性形变程度越大，弹性势能越大。 四、机械能的转化 1. 概念 动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能，它们可以相互转化。 2. 转化规律 无阻力（理想情况）：机械能总量守恒（动能 + 势能 = 定值）。 有阻力（实际情况）：机械能会因摩擦等转化为热能，总量减小。 3. 实例分析 现象 能量转化过程 荡秋千（低→高） 动能 → 重力势能 荡秋千（高→低） 重力势能 → 动能 高空抛物下落 重力势能 → 动能 弹簧门推开 动能 → 弹性势能 弹簧门关闭 弹性势能 → 动能 水电站发电 水的机械能（重力势能）→ 电能 4. 水电站选址要点 选高落差位置：水的重力势能更大，转化为电能的量更多，发电量更大。 五、核心考点总结 1. 实验方法：控制变量法（设计实验）和转换法（现象观察）是重点。 1. 结论表述：必须强调 “在 ×× 相同时，×× 越大，×× 能越大”（体现控制变量法）。 1. 能量转化判断：先确定初始和最终能量形式，再分析转化过程（如 “×× 能转化为 ×× 能”）。 一、单选题 1．如图所示，单摆在从B运动到C，上升过程中摆球的（　　） A．动能不变 B．重力势能不变 C．动能变小 D．重力势能变小 【答案】C 【解析】由图可知，单摆在从B运动到C，上升过程中单摆的动能转化为重力势能，所以单摆的重力势能增大，动能变小，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．如图所示，重10N的物体M，其上表面通过测力计与电梯顶部相连，电梯由静止开始运动，测力计在不同的时间段的示数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．物体0-t1可能向下运动 B．物体t1-t2机械能保持不变 C．物体t2-t3可能加速直线运动 D．物体0-t3机械能在增大 【答案】D 【解析】根据题意可知，物重G=10N；物体由静止开始竖直向上运动，测力计的示数反映了向上拉力的大小； A ．由F-t图像可知，0～t1时间内，拉力F1＞10N ，拉力大于重力，则合力的方向向上，而电梯由静止开始运动，所以物体向上做加速运动；故A错误； B．由F-t图像可知，t1～t2时间内，拉力F2=10N ，拉力等于重力，物体所受合力为零，所以物体保持原来的速度做匀速直线运动，但高度发生变化，故机械能是变化的，故B错误； C．由F-t图像可知，t2～t3时间内，拉力F3＜10N，拉力小于重力，合力的方向向下，所以物体向上做减速运动，故C错误； D．0-t3内，物体始终受到向上的拉力且向上运动，机械能增大，故D正确。 故选D。 3．图甲中小车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在 B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（　　） A．在D点时一切外力消失，过山车动能为零 B．B点到C点的过程中，过山车的机械能是守恒的 C．D点到E点的过程中，过山车速度越来越快，过山车机械能守恒的 D．过山车的机械能在B点最大 【答案】D 【解析】A．由图乙可知，在D点时过山车的动能不为零，有一定速度，所以若此时一切外力消失，过山车将做匀速直线运动，故A错误； BD．整个过程中，小车克服阻力做功，机械能逐渐变小，过山车的机械能在B点最大，故B错误，D正确； C．D点到E点的过程中，过山车速度越来越快，过山车重力势能转化为动能，克服阻力做功，一部分机械能转化为内能，故C错误。 故选D。 4．跳水是我国体育传统优势项目，中国跳水队被誉为“梦之队”。如图所示，跳板跳水包括起跳、腾空、下落、入水几个阶段，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员在最高点的速度为零 B．起跳过程中，踏板对运动员的支持力大于运动员对踏板的压力 C．运动员下落的过程中重力势能转化为动能 D．从起跳到入水过程中，运动员机械能保持不变 【答案】C 【解析】A．运动员起跳后，运动到最高点时，在水平方向上的速度不为零，故A错误； B．起跳过程中，踏板对运动员的支持力与运动员对踏板的压力是一对相互作用力，因此大小相等，故B错误； C．运动员下落的过程中质量不变，高度变小，重力势能减少，同时速度变大，动能增加，将重力势能转化为动能，故C正确； D．入水过程中，运动员需要克服水的阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以机械能减少，故D错误。 故选C。 5．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，则（　　） A．t1时刻小球的动能最大 B．t1时刻小球的重力势能最大 C．t2时刻小球的机械能小于t1时刻小球的机械能 D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量等于这两个时刻小球机械能的减少量 【答案】C 【解析】A．t1时刻小球刚与弹簧刚好接触，此时弹力小于重力，速度继续增大，动能继续变大，故A不符合题意； B．金属小球刚刚释放时小球高度最高，其重力势能是最大，故B不符合题意； C．由乙图可知小球在整个运动过程中，小球和弹簧组成的整体机械能不变，t1时刻到t2时刻，小球的减小机械能转化为弹簧的弹性势能，t2时刻小球的机械能小于t1时刻小球的机械能，故C符合题意； D．由乙图可知小球在整个运动过程中，小球和弹簧组成的整体机械能不变，从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球减小机械能没有转化成小球的内能，故D不符合题意。 故选C。 6．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点时速度最大，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．人从B到C的过程中，重力势能增加，动能减少 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 D．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少 【答案】B 【解析】A．弹性绳在A点时弹性形变最大，弹性势能最大；在B点时的形变程度不是最大，弹性势能不是最大，故A错误； B．人从B到C的过程中，质量不变、高度增大，重力势能增大；质量不变、速度逐渐变小，动能变小，故B正确； C．从A到C的过程中，高度一直变大，质量不变，重力势能变大；速度先变大后变小，动能先变大后变小，故C错误； D．人从A到B的过程中，质量不变，速度逐渐变大，动能逐渐变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，故D错误。 故选B。 7．小明课后练习发高远球，羽毛球离拍后的飞行轨迹如图曲线所示，其中CD段羽毛球匀速下落.下列有关说法正确的是（　　） A．羽毛球上升过程中，有部分动能转化成了重力势能 B．羽毛球飞行的整个过程中，机械能总量保持不变 C．飞行过程中，羽毛球经过最高点B处时，动能为零 D．羽毛球离拍后继续上升过程中是由于惯性，且球拍在对球做功 【答案】A 【解析】A．羽毛球上升过程中，羽毛球的质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，有部分动能转化成了重力势能，故A正确； B．羽毛球飞行的整个过程中，会克服空气的阻力做功，羽毛球的机械能会减小，故B错误； C．飞行过程中，羽毛球经过最高点B处时的速度最小，动能最小，但不为零，故C错误； D．羽毛球离拍后继续上升过程中，球拍没有对球施加力，所以球拍对球不做功，故D错误。 故选A。 二、填空题 8．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 【解析】（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。 9．机械能及其转化 （1）机械能： 能、 能和 能统称为机械能； （2）动能和势能可以相互 ； （3）质量不变时，物体的动能、势能转化如下图所示。 【答案】 动 重力势 弹性势 转化 弹性势能 【解析】（1）[1][2][3]物体由于运动而具有的能量被称作动能，物体由于高度而具有的能量被称作重力势能，物体由于弹性形变而具有的能量被称作弹性势能，动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （2）[4]物体的动能和势能之间可以相互转化，如果只有动能和势能之间的相互转化，则机械能是守恒的。 （3）[5]由于重力势能、动能和弹性势能之间可以相互转化，物体的速度减小，弹性形变增大，所以物体的动能减小，弹性势能增大，将动能转化为弹性势能。 10．物体由于 所具有的能叫做重力势能。物体的质量越 ，所处位置越 ，具有的重力势能就越大。 【答案】 被举高 大 高 【解析】[1]根据重力势能的定义可知，物体由于被举高，即处于一定的高度而具有的能叫作重力势能。 [2][3]重力势能的影响因素有质量和高度，且物体的质量越大，高度越高，重力势能越大。 11．如图所示，是《天工开物》中的一种汲水装置——筒车，河水流动带动筒车转动，同时通过竹筒把水运到高处，此过程中竹筒内水的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】增大 【解析】【小题1】竹筒把水运到高处，水的质量不变，高度增大，此过程竹筒内水的重力势能增大。 12．如图，一位同学设想利用升降台让球越弹越高。不计空气阻力，将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后到达的最高点为N，离开台面后反弹上升过程球的 能转化为 能；球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，则经b台面再次反弹后，到达的最高点P 比N高（选填“可能”或“不可能”）。 【答案】 动 重力势 不可能 【解析】[1][2]将球从M点竖直向下以某一速度抛出，此时具有的机械能为动能和重力势能之和，球经静止在位置a的台面反弹后，在上升过程，球的速度减小，球的动能减小，动能转化为重力势能。 [3]小球在运动过程中要克服空气阻力做功，所以小球的机械能减小，若克服空气阻力做功小于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点高；若克服空气阻力做功大于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点低；若克服空气阻力做功等于最开始的动能，到达的最高点为N点与M点一样高；球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经台面反弹后，由于小球在运动过程中要克服空气阻力做功，小球的机械能减小，到达的最高点P比N点低，即不可能比N点高。 13．如图所示是同学们在体育课进行实心球投掷训练，A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。则在 过程（选填“A→B”、“B→C”或“C→D”）人对球做了功；实心球到达最高点C时，它将处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；B→C→D过程实心球的动能 ，机械能 。（后两空填能的变化情况） 【答案】 A→B 非平衡 先减小后增大 不变 【解析】[1]从A→B的过程中，人对球有力的作用，且在力的方向上通过了距离，所以人对球做功，B→C、C→D的过程中，人对球没有施加力的作用，所以人对球不做功。 [2]实心球到达最高点C时，只受重力的作用，受力不平衡，处于非平衡状态。 [3]从B→C过程中，实心球在上升，因为质量不变、速度减小，所以实心球的动能减小， 从C→D过程中，质量不变、速度增大，所以实心球的动能增大。故实心球从B→C→D过程中，动能先先减小后增大。 [4]空气阻力忽略不计，实心球的动能和势能相互转化，所以机械能守恒，故实心球的机械能不变。 14．嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球（动力装置关闭），其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。AB段返回器的动能 ；CD段返回器的机械能 （均选填“变大”“不变”或“变小”），着陆过程中返回器受到 （选填“平衡力”或“非平衡力”）作用。 【答案】 变小 变小 非平衡力 【解析】[1]由图可知，嫦娥五号返回器由 A 到B 的过程中高度增大，则重力势能增大，由于空气阻力，机械能总量减小，因此动能变小。 [2]由 C 到 D 的过程中，由于空气阻力，机械能因空气阻力转化为内能，总量变小。 [3]着陆过程中，返回器的方向和速度都在变化，处于非平衡状态，受到非平衡力作用。 15．水之所以具有能量，是因为它从高处往低处流动时，具有 能和 能。为了让水具有更多的动能来推动水轮机来发电，我们一般采用筑坝来提高水位，增加水的 能，以便转化为更多的 能。 【答案】 重力势 动 重力势 动 【解析】[1][2]根据动能和势能的定义可知，水从高处往低处流动时，具有重力势能和动能。 [3][4]筑坝来提高水位，可知水的高度增加，会增加水的重力势能，根据能量守恒可知，更多的重力势能转化为更多的动能。 三、实验题 16．小华利用如图所示装置探究“阻力对物体运动的影响”，木块刚开始处于B处与弹簧接触（不相连），此时弹簧无形变。用手推动木块压缩弹簧至A点，然后迅速松手，木块在不同的水平面上向右运动，实验操作如下： 第一次将棉布铺在水平木板CD部分，让木块在棉布上运动； 第二次移走棉布，让木块在木板上运动； 第三次将薄玻璃板铺在水平木板CD部分，让木块在薄玻璃板上运动； 分别记录木块最终停止的位置。 (1)三次都让木块压缩弹簧到A点，使木块运动到B点时 相同； (2)实验表明木块受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。进一步推理可知：如果运动的物体不受力，它将做 ； (3)伽利略通过图所示的实验和推理也得出了类似结论，请写出推理的合理顺序： （用字母表示）。 【答案】(1)速度 (2) 慢 匀速直线运动 (3)CAB 【解析】（1）三次都让木块压缩弹簧到A点，弹簧的形变量相同，弹簧的弹性势能相同，放手后弹簧的弹性势能转化为木块的动能，木块的动能相同，所以木块达到B点的速度相同。 （2）[1][2]实验表明，接触面越光滑，木块受到的阻力越小，木块的运动状态改变得越慢，即速度减小得越慢，木块运动的距离越远，若接触面绝对光滑，木块不受阻力，运动状态将不会发生变化，所以木块将做匀速直线运动。 （3）图C接触面粗糙，存在摩擦力，是真实的实验过程，图A没有摩擦，是在C实验的基础上推理出来的，图B没有摩擦且多次降低斜面高度，是在A的基础上进一步推导得出的，故顺序为：CAB。 17．如图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 （1）实验中探究的动能是指 。（选填序号） A．钢球撞击木块时的动能  B．钢球撞击木块后的动能  C．木块被钢球撞击后的动能 （2）实验中通过比较 来判断小球具有动能的大小。 （3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是 （选填“正确”或“错误”）。 （4）通过比较步骤甲和 可以判断动能大小与物体质量的关系。 （5）若斜面下方的水平面是光滑的，本实验 （选填“能”或“不能”）达到实验目的。 【答案】 A 木块移动距离 错误 步骤乙 不能 【解析】（1）[1]根据转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击后移动的距离来比较钢球到达水平面时动能的大小，实验中探究的动能是指钢球撞击木块时的动能，故选A。 （2）[2]实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于转换法。 （3）[3]由图知实验步骤乙和实验步骤丙的质量和下落的高度都不同，不符合控制变量法的探究要求，不可以判断动能大小与速度的关系。 （4）[4]要探究动能大小与物体质量的关系，需要控制速度相同，改变物体的质量，步骤甲、步骤乙符合题意。 （5）[5]从斜面上滚下，若水平面绝对光滑，钢球撞击木块后，木块不受摩擦力作用，在水平方向不受外力作用，将做匀速直线运动，不能通过比较木块移动的距离来比较动能的大小。 18．小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、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： 次数 橡皮条 橡皮条宽度 橡皮条长度 弹射的水平距离 1 a 2 b 3 c 请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的 有关； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最小的橡皮条是 ； A．窄而长的B．宽而长的C．宽而短的    D．窄而短的 （5）在此实验中用到了两种物理方法分别是 和 。 【答案】 弹球弹射的水平距离 长度 宽度 A 控制变量法 转换法 【解析】（1）[1]弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，射出的越远，弹弓的弹性势能越大。 （2）[2]比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。 （3）[3]比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮长度相同，条宽不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。 （4）[4]由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大；长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的，最小的橡皮条是窄而长的。故A符合题意，B、C、D不符合题意。 故选A。 （5）[5][6]该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系；在观测橡皮条的弹性势能的大小时，采用了转换法——弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来体现出来的。 四、计算题 19．某次跳伞训练中，质量为60kg的运动员从空中悬停的直升飞机上由静止开始竖直跳下，下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程其速度与时间的关系如图所示。（g取10N/kg）求： （1）整个过程中重力做的功； （2）匀速直线运动过程中重力做功的功率； （3）运动员在做匀速直线运动的过程中机械能是否变化，说明理由。 【答案】（1）1.8×105J；（2）3600W；（3）是，见解析 【解析】解：（1）由图像可知，15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动，则运动员在15~30s下落的高度为 h2=vt2=6m/s×15s=90m 运动员下落的总高度为 h=h1+h2=210m+90m=300m 运动员的重力为 G=mg=60kg×10N/kg=600N 重力做的功为 W=Gh=600N×300m=1.8×105J （2）匀速下降时重力做功的功率为 （3）运动员在做匀速直线运动的过程中，速度不变，质量不变，动能不变；高度减小，重力势能减小，由于机械能是动能和重力势能的总和，因此机械能变化。 答：（1）整个过程中重力做的功为1.8×105J； （2）匀速直线运动过程中重力做功的功率为3600W； （3）运动员在做匀速直线运动的过程中机械能变化，理由见解析。 20．宁夏的沙湖是国家5A级旅游景区，有滑沙、骑驼、游泳等娱乐设施，其中沙滩越野吸引了众多游客参与．沙滩越野车质量为128kg。（g=10N/kg） （1）沙滩越野车受到的重力是多少牛？ （2）一位质量为72kg的游客驾驶越野车在沙滩上前进时，四个车轮与沙滩的总接触面积约为500cm2，求行驶时越野车对地面的压强为多少帕？ （3）说出游客驾驶越野车从沙坡最高位置冲下的过程中，动能、势能的变化情况。 【答案】（1）1280N；（2）4×104Pa；（3）游客驾驶越野车从沙坡最高位置冲下的过程中，动能变大、势能减小 【解析】（1）由知道，沙滩越野车受到的重力是 G车=m车g=128kg×10N/kg=1280N （2）由知道，游客受到的重力是 G人=m人g=72kg×10N/kg=720N 在水平沙滩上，摩托车对沙地的压力等于受到的重力 F=G总=G车+G人=1280N+720N=2×103N 摩托车与沙地的接触面积（受力面积） S=500cm2=0.05m2 由 知道,摩托车对沙地的压强 （3）越野车从沙坡最高位置冲下的过程中，由于质量不变，速度变大，故动能变大，由于高度减小，故重力势能减小。 答：（1）沙滩越野车受到的重力是1280N； （2）行驶时越野车对地面的压强为4×104Pa； （3）游客驾驶越野车从沙坡最高位置冲下的过程中，动能变大、势能减小。 21．物体重力势能的表达式为Ep=mgh，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度。如图，质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1=1.0 m的A点下落到与桌面相平的B点，B点距地面高h2=0.4 m（g取10 N/kg）。 (1)求小球从A运动到B的过程中重力势能的减少量。 (2)求小球从A运动到B的过程中，重力做的功，并说明重力做功与重力势能的关系。 【答案】（1）5 J；（2）5J，重力做功等于重力势能的变化量 【解析】解：（1）以地面为零势能面，小球在A点的重力势能 EpA=mghA=mg(h1+h2)=0.5 kg×10 N/kg×(1.0 m+0.4 m)=7J 小球在B点的重力势能 EpB=mghB=mgh2=0.5 kg×10 N/kg×0.4 m=2J 小球从A运动到B的过程中重力势能的减小量 ΔEp=EpA-EpB=7J-2J=5J （2）小球从A运动到B的过程中重力做功 W=Gh=mgh1=0.5 kg×10 N/kg×1.0 m=5J=ΔEp 说明重力做功等于重力势能的变化量。 答：(1)求小球从A运动到B的过程中重力势能的减少量为5J； (2)求小球从A运动到B的过程中，重力做的功为5J，说明重力做功等于重力势能的变化量。 22．已知物体动能的表达式为， 重力势能表达式为。如图所示，小明从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求： (1)小球抛出时的出手速度v0； (2) 小球落地时的速度v。 【答案】(1)10m/s；(2) 【解析】(1) 小球到达最高点时，动能完全转化为重力势能，则 即 解得 v0=10m/s (2) 小球落地时，重力势能转化为动能，则 即 解得 答：(1)小球抛出时的出手速度v0为10m/s。 (2)小球落地时的速度v为。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第09讲 动能和势能 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 什么是能 1．能量的定义：物体能够对物体做功，我们就说这个物体具有能量或者能。 2．能量的单位就是功的单位，国际单位用焦耳来表达符号J。 3．能量属于一个广泛的词语，生活中能的形式多种多样例如，动能、重力势能、弹性势能、光能、热能、电能、风能、核能、水能、化学能等等，通常这些能都用符号W来表达。 知识点2 动能 图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下： Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。 Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。 回答下列问题： (1)步骤Ⅰ是为了研究动能大小与速度的关系。 (2)步骤Ⅱ是为了研究动能大小与质量的关系。 (3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球速度的大小，木块的作用是为了比较钢球动能的大小。[来源:学科 知识点3 势能 1．重力势能定义：被举高的物体具有的能叫做重力势能； 2．重力势能的影响因素：质量和高度。 3．重力势能的实验 （1）重力势能的实验方法：转换法和控制变量法； （2）如何观察物体重力势能大小：通过观察物体下落后沙盘的凹陷程度或者通过观察物体下落后沙盘的形变程度； （3）结论：当物体高度相同时，质量越大，物体重力势能越大；当物体质量相同时，高度越大，物体重力势能越大。 注意：在表达动能实验结论时，要运用本实验的实验方法控制变量法来表达。 知识点4 机械能的转化 1．物体具有的动能与势能是可以相互转化的。有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减小。 2．如图所示，荡秋千时，秋千从最低点荡到最高点时，动能转化为重力势能；从最高点荡到最低点时，重力势能转化为动能。 3．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。据报道：一个30g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡。由此可知，鸡蛋的重力势能与高度有关，下落过程是将重力势能转化为动能。 4．如图所示，人在推开弹簧门的过程中，弹簧由于发生弹性形变而具有弹性势能，当松手后弹簧门自动关闭的过程中，它的弹性势能转化为门的动能。 　　　　　　 5．简要回答有关水电站的下列问题： (1)从能量转化的角度说明水电站的工作原理； (2)如图所示，建设水电站选址时，从能量利用角度来看，你将选择图甲的地址还是图乙的地址？并说明理由。 答：(1)水的机械能转化为电能；(2)选择乙图中的地址，能量转化较多，发电量大。 教材习题01 毛泽东在《沁园春・雪》中写道：“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。” 请你分析说明 “弯弓射大雕” 的过程中伴随着哪些能量的转化？ 解题方法 首先明确能量转化涉及的物体，“弯弓” 是对弓施力使其形变，储存弹性势能，能量来源是人，人消耗化学能；“射大雕” 是弓的弹性势能释放，使箭获得动能。通过分析不同阶段各物体能量的变化来确定能量转化情况。 【答案】“弯弓” 过程中，人对弓做功，人的化学能转化为弓的弹性势能；“射大雕” 时，弓恢复原状，弓的弹性势能转化为箭的动能 教材习题02 图11-4-8是某市轨道交通车站的示意图，站台略微高于路面，与站台连接的进出站的轨道均有一个小坡。请你分析一下，这种设计对于节能降耗的好处。 解题方法 从能量转化角度分析，进站时考虑如何利用轨道让列车动能减少的方式更节能，出站时思考怎样借助轨道让列车获得动能更省力 。结合动能与重力势能的相互转化原理，分析列车在进出站不同阶段能量的变化情况。 【答案】列车进站时，若轨道是平的，列车需克服摩擦力做功消耗较多机械能来减速停车；有上坡时，列车可借助上坡将部分动能转化为重力势能，从而减少因刹车消耗的机械能。列车出站时，原来停在站台上具有一定重力势能，下坡时重力势能转化为动能，可减少启动时消耗的能量，起到节能降耗的作用 教材习题03 图11- 4-9是某段公路限制汽车速度的交通标志牌。请你用所学的物理知识解释：为什么要对汽车的最高行驶速度进行限制？且在同样的公路上，为什么要对不同车型设定不一样的最高行驶速度？ 解题方法 先根据动能与速度的关系（质量一定，速度越大动能越大）解释限制速度的原因，这是基于动能大小对刹车制动距离等安全因素的影响。再依据动能与质量、速度的综合关系，分析不同质量车型对应不同限速的原理。 【答案】对汽车最高行驶速度进行限制，是因为质量一定时，速度越大，汽车的动能越大。遇到紧急情况刹车时，克服摩擦力做功越多，制动距离就越长，越容易发生交通事故，所以要限制速度来控制动能大小，保障安全。 不同车型质量不同，在动能相同的情况下，根据（动能公式，初中虽不要求严格计算，但可用于定性分析），质量大的车速度要小，质量小的车速度可大些，所以要对不同车型设定不一样的最高行驶速度。 教材习题04 我国 “神舟十四号” 载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，返回舱减速下降，安全降落在东风着陆场预定区域。在此过程中，返回舱的势能、动能和机械能的变化情况是：势能______，动能______，机械能______。（均选填 “变大”“变小” 或 “不变” ） 解题方法 势能：返回舱减速下降，高度降低，根据重力势能大小与质量、高度有关（质量不变，高度降低），重力势能变小。 动能：返回舱减速，速度减小，由动能大小与质量、速度有关（质量不变，速度减小），动能变小。 机械能：机械能等于动能与势能之和，动能和势能都变小，所以机械能变小。 【答案】变小；变小；变小 教材习题05 人造地球卫星在大气层外绕地球运转，它的速度很快，一天可以绕地球飞行几圈到十几圈，能够迅速获取大量的信息。它运行的轨道为椭圆形，如图 11 - 4 - 10 所示。它的轨道上有一点离地球最近，这个点叫近地点；有一点离地球最远，这个点叫远地点。卫星在运转的过程中，机械能是保持不变的。请你回答： （1）卫星在近地点动能最______，势能最______；在远地点动能最______，势能最______。 （2）在卫星从远地点向近地点运转的过程中，它的______能转化为______能；从近地点向远地点运转的过程中，它的______能转化为______能。 解题方法 本题围绕人造地球卫星在椭圆轨道运行时的机械能转化，利用动能与重力势能的影响因素及转化规律分析： 动能影响因素：质量、速度（质量不变时，速度越大，动能越大 ） 重力势能影响因素：质量、高度（质量不变时，高度越高，重力势能越大 ） 转化规律：在大气层外无空气阻力，机械能守恒，动能与重力势能相互转化 （1）分析近地点、远地点的动能与势能大小 近地点：卫星离地球最近，高度最小，重力势能最小；因机械能守恒，重力势能转化为动能，所以速度最大，动能最大。 远地点：卫星离地球最远，高度最大，重力势能最大；动能转化为重力势能，所以速度最小，动能最小。 （2）分析不同运转阶段的能量转化 远地点→近地点：高度降低（重力势能减小），速度增大（动能增大），重力势能转化为动能。 近地点→远地点：高度升高（重力势能增大），速度减小（动能减小），动能转化为重力势能。 【答案】(1) 大；小；小；大 (2) 重力势；动；动；重力势 考点一 机械能之间的相互转化 【典例1】北京时间2022年4月16日0时44分，神舟十三号载人飞船与空间站成功分离，航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站组合体工作生活了183天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。飞船返回时进入大气层，在距地面约10千米的高空开伞，最终成功着陆。在飞船高空开伞匀速下落过程中下列说法不正确的是（　　） A．飞船的机械能守恒 B．飞船的动能不变 C．飞船受平衡力的作用 D．飞船的重力势能减小 考点二 探究重力势能的大小与哪些因素有关 【典例2】如图所示，在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中： （1）将钢球A分别从斜面不同高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。这是为了探究物体的动能大小与_________（选填“速度”或“质量”）的关系； （2）实验中通过比较_________来比较钢球动能大小； （3）将钢球A和一个乒乓球（质量小于钢球）分别从斜面同一高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。实验发现：钢球撞击木块时，木块移动了一段距离；乒乓球撞击木块时，木块仍保持静止。该实验_________（选填“能”或“不能”）初步说明物体的动能跟物体的质量有关； （4）下表是几组实验数据，分析数据初步得到：在质量和速度两种因素中，_________对动能影响更大。 实验次数 钢球质量/g 钢球释放高度/cm 钢球撞击木块时的速度/m·s-1 木块移动的距离/cm 1 100 10 1.32 15.2 2 100 20 1.85 30.1 3 200 10 1.31 30.0 知识导图记忆 知识目标复核 一、能的基本概念 1. 定义：当一个物体具备对其他物体做功的能力时，我们就称该物体具有能量（能）。这里需要特别关注：做功是衡量能量大小的关键指标。 1. 单位：能量的国际单位为焦耳（J），与功的单位相同，这也体现了做功与能量之间紧密的联系。 1. 形式 常见类型：能量存在多种形式，包括动能、重力势能、弹性势能、光能、电能、化学能、核能等 。 符号表示：在物理学中，能量通常用符号W来表示。例如，动能写作W动，重力势能写作 W重。 二、动能 1. 定义 物体由于运动而具有的能。 2. 影响因素 速度：质量相同时，速度越大，动能越大。 质量：速度相同时，质量越大，动能越大。 3. 探究实验：动能的大小与什么因素有关？ 实验设计 步骤 Ⅰ：让同一钢球从斜面不同高度滚下（控制质量相同，改变速度），观察木块被撞击后的移动距离。结论：速度越大，动能越大。 步骤 Ⅱ：让不同质量钢球从斜面相同高度滚下（控制速度相同，改变质量），观察木块移动距离。结论：质量越大，动能越大。 实验方法 控制变量法：每次只改变一个变量（速度或质量）。 转换法：通过木块移动距离间接反映动能大小（距离越远，动能越大）。 器材作用 斜面：控制钢球到达水平面时的速度（高度越高，速度越大）。 木块：通过移动距离比较动能大小。 三、势能 1. 重力势能 定义：物体由于被举高而具有的能。 影响因素 质量：高度相同时，质量越大，重力势能越大。 高度：质量相同时，高度越高，重力势能越大。 实验验证 方法：让物体从不同高度落下，砸在沙盘中，观察沙盘的凹陷程度（转换法）。 结论：质量或高度越大，凹陷程度越深，重力势能越大。 2. 弹性势能 定义：物体由于发生弹性形变而具有的能（如弹簧、橡皮筋）。 影响因素：弹性形变程度越大，弹性势能越大。 四、机械能的转化 1. 概念 动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能，它们可以相互转化。 2. 转化规律 无阻力（理想情况）：机械能总量守恒（动能 + 势能 = 定值）。 有阻力（实际情况）：机械能会因摩擦等转化为热能，总量减小。 3. 实例分析 现象 能量转化过程 荡秋千（低→高） 动能 → 重力势能 荡秋千（高→低） 重力势能 → 动能 高空抛物下落 重力势能 → 动能 弹簧门推开 动能 → 弹性势能 弹簧门关闭 弹性势能 → 动能 水电站发电 水的机械能（重力势能）→ 电能 4. 水电站选址要点 选高落差位置：水的重力势能更大，转化为电能的量更多，发电量更大。 五、核心考点总结 1. 实验方法：控制变量法（设计实验）和转换法（现象观察）是重点。 1. 结论表述：必须强调 “在 ×× 相同时，×× 越大，×× 能越大”（体现控制变量法）。 1. 能量转化判断：先确定初始和最终能量形式，再分析转化过程（如 “×× 能转化为 ×× 能”）。 一、单选题 1．如图所示，单摆在从B运动到C，上升过程中摆球的（　　） A．动能不变 B．重力势能不变 C．动能变小 D．重力势能变小 2．如图所示，重10N的物体M，其上表面通过测力计与电梯顶部相连，电梯由静止开始运动，测力计在不同的时间段的示数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．物体0-t1可能向下运动 B．物体t1-t2机械能保持不变 C．物体t2-t3可能加速直线运动 D．物体0-t3机械能在增大 3．图甲中小车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在 B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（　　） A．在D点时一切外力消失，过山车动能为零 B．B点到C点的过程中，过山车的机械能是守恒的 C．D点到E点的过程中，过山车速度越来越快，过山车机械能守恒的 D．过山车的机械能在B点最大 4．跳水是我国体育传统优势项目，中国跳水队被誉为“梦之队”。如图所示，跳板跳水包括起跳、腾空、下落、入水几个阶段，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员在最高点的速度为零 B．起跳过程中，踏板对运动员的支持力大于运动员对踏板的压力 C．运动员下落的过程中重力势能转化为动能 D．从起跳到入水过程中，运动员机械能保持不变 5．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，则（　　） A．t1时刻小球的动能最大 B．t1时刻小球的重力势能最大 C．t2时刻小球的机械能小于t1时刻小球的机械能 D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量等于这两个时刻小球机械能的减少量 6．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点时速度最大，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．人从B到C的过程中，重力势能增加，动能减少 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 D．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少 7．小明课后练习发高远球，羽毛球离拍后的飞行轨迹如图曲线所示，其中CD段羽毛球匀速下落.下列有关说法正确的是（　　） A．羽毛球上升过程中，有部分动能转化成了重力势能 B．羽毛球飞行的整个过程中，机械能总量保持不变 C．飞行过程中，羽毛球经过最高点B处时，动能为零 D．羽毛球离拍后继续上升过程中是由于惯性，且球拍在对球做功 二、填空题 8．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 。 9．机械能及其转化 （1）机械能： 能、 能和 能统称为机械能； （2）动能和势能可以相互 ； （3）质量不变时，物体的动能、势能转化如下图所示。 10．物体由于 所具有的能叫做重力势能。物体的质量越 ，所处位置越 ，具有的重力势能就越大。 11．如图所示，是《天工开物》中的一种汲水装置——筒车，河水流动带动筒车转动，同时通过竹筒把水运到高处，此过程中竹筒内水的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 12．如图，一位同学设想利用升降台让球越弹越高。不计空气阻力，将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后到达的最高点为N，离开台面后反弹上升过程球的 能转化为 能；球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，则经b台面再次反弹后，到达的最高点P 比N高（选填“可能”或“不可能”）。 13．如图所示是同学们在体育课进行实心球投掷训练，A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。则在 过程（选填“A→B”、“B→C”或“C→D”）人对球做了功；实心球到达最高点C时，它将处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；B→C→D过程实心球的动能 ，机械能 。（后两空填能的变化情况） 14．嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球（动力装置关闭），其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。AB段返回器的动能 ；CD段返回器的机械能 （均选填“变大”“不变”或“变小”），着陆过程中返回器受到 （选填“平衡力”或“非平衡力”）作用。 15．水之所以具有能量，是因为它从高处往低处流动时，具有 能和 能。为了让水具有更多的动能来推动水轮机来发电，我们一般采用筑坝来提高水位，增加水的 能，以便转化为更多的 能。 三、实验题 16．小华利用如图所示装置探究“阻力对物体运动的影响”，木块刚开始处于B处与弹簧接触（不相连），此时弹簧无形变。用手推动木块压缩弹簧至A点，然后迅速松手，木块在不同的水平面上向右运动，实验操作如下： 第一次将棉布铺在水平木板CD部分，让木块在棉布上运动； 第二次移走棉布，让木块在木板上运动； 第三次将薄玻璃板铺在水平木板CD部分，让木块在薄玻璃板上运动； 分别记录木块最终停止的位置。 (1)三次都让木块压缩弹簧到A点，使木块运动到B点时 相同； (2)实验表明木块受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。进一步推理可知：如果运动的物体不受力，它将做 ； (3)伽利略通过图所示的实验和推理也得出了类似结论，请写出推理的合理顺序： （用字母表示）。 17．如图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 （1）实验中探究的动能是指 。（选填序号） A．钢球撞击木块时的动能  B．钢球撞击木块后的动能  C．木块被钢球撞击后的动能 （2）实验中通过比较 来判断小球具有动能的大小。 （3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是 （选填“正确”或“错误”）。 （4）通过比较步骤甲和 可以判断动能大小与物体质量的关系。 （5）若斜面下方的水平面是光滑的，本实验 （选填“能”或“不能”）达到实验目的。 18．小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、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： 次数 橡皮条 橡皮条宽度 橡皮条长度 弹射的水平距离 1 a 2 b 3 c 请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的 有关； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最小的橡皮条是 ； A．窄而长的B．宽而长的C．宽而短的    D．窄而短的 （5）在此实验中用到了两种物理方法分别是 和 。 四、计算题 19．某次跳伞训练中，质量为60kg的运动员从空中悬停的直升飞机上由静止开始竖直跳下，下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程其速度与时间的关系如图所示。（g取10N/kg）求： （1）整个过程中重力做的功； （2）匀速直线运动过程中重力做功的功率； （3）运动员在做匀速直线运动的过程中机械能是否变化，说明理由。 20．宁夏的沙湖是国家5A级旅游景区，有滑沙、骑驼、游泳等娱乐设施，其中沙滩越野吸引了众多游客参与．沙滩越野车质量为128kg。（g=10N/kg） （1）沙滩越野车受到的重力是多少牛？ （2）一位质量为72kg的游客驾驶越野车在沙滩上前进时，四个车轮与沙滩的总接触面积约为500cm2，求行驶时越野车对地面的压强为多少帕？ （3）说出游客驾驶越野车从沙坡最高位置冲下的过程中，动能、势能的变化情况。 21．物体重力势能的表达式为Ep=mgh，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度。如图，质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1=1.0 m的A点下落到与桌面相平的B点，B点距地面高h2=0.4 m（g取10 N/kg）。 (1)求小球从A运动到B的过程中重力势能的减少量。 (2)求小球从A运动到B的过程中，重力做的功，并说明重力做功与重力势能的关系。 22．已知物体动能的表达式为， 重力势能表达式为。如图所示，小明从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求： (1)小球抛出时的出手速度v0； (2) 小球落地时的速度v。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$