第三单元 第3节 动能 势能-【金榜题名】2025-2026学年初升高物理知识衔接

第二部分 知识衔接与拓展 第3节 动能 势能 [补充练]结合上例探究以下问题： 衔接导引 (1)该实验中探究的物体的动能是指 (填“钢球”或“木块”)的动能。 1.知道动能和重力势能的表达式。 (2)若水平面是光滑的，本实验 2.了解弹性势能。 (填“能”或“不能”)达到探究目的，理山是 典题衔接 (3)若在实验中，由于木板比较短，木块碰 [初中知识回顾] 撞后滑出木板，在不改变原有器材的情况 在初中，我们定性了解了动能、重力势 下，保证碰撞后木块始终能在水平木板上 能、弹性势能和机械能，掌握了这些概念，能 滑行的方法是 够用这些概念解释一些简单的实际问题。 【解析】[基础练(1)让钢球从斜槽上的 【典例1】探究动能的大小与哪些因索 某一高度由静止下滑，撞击水平面上的木 块，钢球披击木块时具有的动能大小可通过 有关 木块移动的距离来反映，这用到了转换法； (2)如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位 乙 置重复上述实验，钢球到达斜面底端的速 基础练」用钢球、木块和带有斜槽的长 度增大，木块被推得越远，说明钢球的动 木板，探究物体的动能跟哪些因素有关。 能越大，故可以得出：钢球质量一定时，棱 (1)如图甲所示，让钢球从斜槽上的某一 击木块的速度越大，钢球的动能越大； 高度中 开始运动，撞击水平面上 (3)探究动能跟质量的关系时，应选择让 的木块。钢球撞击木块时具有动能的人 质量不同的钢球从斜槽高度相同的位置 小可通过 来反映。 开始运动。 [补充练](1)该实验探究的是碰撞前钢 (2)如图乙所示，将同·钢球置于斜槽上 球的动能； 更高的位置重复上述实验。实验表明，钢 (2)如果水平面是光滑的，没有阻力作用， 球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运 木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通 动，撞击木块的速度越大，钢球的动能越 过被撞击的距离来比较动能大小： (3)若在实验中，木块碰后滑出木板，说明 (3)探究动能跟质量的关系时.应选择让 小车动能较大，在不改变原有器材的情况 质量 的钢球从斜槽高度 下，可以通过减小斜面的坡度降低小车的 的位置开始运动。（均填“相可”或 高度来减小小车的速度，从而减小小车的 “不同”) 动能，减小对木块做功的多少，减小小车 ·85· 初高中衔接数材 在木板上滑行的距离，保证碰后太块能始 在A点的重力势能为mg(I1十h),故B 终在木板上滑行。 错误。C.若以地面为零势能参考平面， 【答案】[基础练](1)静止；木块移动 苹果在A点的重力势能为mg1,故C正 的距离：(2)大：(3)不同：相同。 确。D.若以A点所在的平面为零势能参 [补充练](1)钢球：(2)不能；水平面是 考平面，苹果在A点的重力势能为0，故 光滑的，没有阻力作用，木块被撞击后将 D错误。故选：C。 做匀速直线运动，不能通过被撞击的距离 【答案】C 米比较动能大小：(3)降低小车释放的 高度。 知识衔接 [高中知识展望] 在高中，我们将在初中的基础上，深人 衔接点一 动能 研究与动能、重力势能、弹性势能有关的因 [必备知识] 素，掌握它们的定义式，并能用定义式计算 1.定义：在物理学巾用“ ”这个量 有关能量的大小。 表示物体的动能。 【典例2】如图所示，质量 2.表达式 为的苹果从距地面高 Ek= 度为H的树上的A点H 3.单位 静止开始下落，树下有一 在国际单位制中是 ,符号为 深度为h的坑，重力加迷 度为g,则下列说法中正 1kg(m/s)2=1N·m=1J 确的是 [知识深化] A.苹果从A点落到坑底，重力势能减少 1.动能的“三性” 了gH (1)相对性：选取不同的参考系，物体的速 B.若以坑底所在的平面为零势能参考平 度不同，动能也不问，一般以地面为参 面，苹果在A点的重力势能为mgH 考系。 C.若以地而为零势能参考平而，苹果在A (2)标量性：只有大小，没有方向：只有岁 点的重力势能为mgH 或正值，没有负值。 D,若以A点所在的平面为零势能参考平 (3)瞬时性：动能是表征物体运动状态的 面，苹果在A点的重力势能为mgH 物理量，与物体的运动状态（或某一时刻 【解析】八.苹果从A,点落到坑底的过程 的速度)相对应。 中，重力做功Wc=mg(H十h),根据重力 2.动能变化量的理解 做功与重力势能的关系，苹果的重力势能 (1)表达式：△Ek=Ek2-Ek1 减少了g(H十h),故A错误。B.若以 (2)物理意义：△E>0,表示动能增加： 坑底所在的平面为零势能参考平面，苹吴 △Ek<0,表示动能诚少。 ·86· 第二部分 知识衔接与拓展 (3)变化原因：合外力对物休做功是引起 衔接点二 重力势能 物体动能变化的原因，合外力做正功，动 [必备知识] 能增加：合外力做负功，动能减少。 1.定义：物体因为处于·定的 而具 3.动能与动能变化量的区别 有的能量称为重力势能。 (1)动能与动能变化量是两个不同的 2.公式：Er= 概念。 3.单位： ,符号 ①动能描述的是物体在某·时刻或某· 4.标矢性：重力势能是 位晋山于运动前其有的能量，具有瞬时 5.相对性 性，是状态量。 (1)零势能参考平面：高度规定为 ②动能变化量则是指物体的木状态的动 的水平面，物体在该平面上的重力势 能与初状态的动能之差，即Ek2一Ek1,描 能也为 。参考平面的选取是任 述的是物体从一个状态到另一个状态的 意的，通常情况下选取 为参芳 动能的变化，即对应个过程。 平面 (2)动能为非负值，而动能变化量有正负 (2)相对性：物体的重力势能是相对的，它 之分。△E>0表示物体的动能增加， 是相对于 而言的。 △Ek<0表示物体的动能减少。 物体的重力势能可以取正、零、负值，其正 [思考探究] 负不表示方向，只表示物休位于参考平而 的 或 L知识深化」 1.重力势能的性质 流动的空气具有能量 行驶的汽车具有能量 重力势能是物体和地球所组成的系统 流动的空气和运动的汽车都因为运动前 共同具有的能量，不是地球上的物体 具有能量，这是什么能？这种能量的大 性 单独具有的 小与什么因素有关？ 重力势能E,=mgh与参考平面的选 对 择有关，式巾的h是物体重心到参考 性 平面的高度 视处理问题的方便而定，一般选择地 任 面或物体运动时所达到的最低点为零 性 势能面 物体从起点运动到终点的过程中，重 绝 力势能的变化量与参考平面的选取无 性 关，是绝对的 87· 初高中衔接数材 2.重力势能的正负 衔接点三 弹性势能 (1)正值表示：物体位于参考平面以上，其 [必备知识] 重力势能E>0。 1.弹性势能：物体因为发生 而 (2)负值表示：物体位于参考平面以下，其 具有的能量。 重力势能E。<0。 2.影响弹性势能的因素：一个物体弹性势能 3.重力势能的变化 的大小，取决于 的 △Ep=Ep2-Epl=mgh2一mgh 人小。 (1)若△E,>0,即E2>Ep1,物休的重力 3.弹性势能的改变：物休弹性势能的改变总 势能增大。 是与 相对应，即弹力对外做 (2)若△E,<0,即F2<1,物体的重力 了多少功，弹性势能就 多少。反 势能减小。 之，克服弹力做了多少功，弹性势能就 (3)若△Ep=0,即E2=Ep1,物体的重力 多少。 势能不变。 4.势能：由 决定的能称为势 [思考探究 能，势能是存储于一个物体系统内的能 如图所示，打夯时， 量，不是物体单独其有的，包括 夯锤被高高举起， 和 然后砸向地面，设 [知识深化] 夯锤的质量为m,重力加速度人小为g。 1.弹性势能的产生及影响因素 (1)选择地面为零势能参考平面，夯锤在 物体发生了弹性形变 地面上的重力势能是多少？夯锤从地面 (1) 产生原丙】 物体各部分间有弹力作用 被举高h后重力势能是多少？ 弹簧的形变量x (2)选举离地面高度h处为零势能参考 (2)(影响内素 平面，夯锤在地面上的重力势能是多少？ 弹资的劲度系数k 夯锤在高度处重力势能是多少？ 2.弹性势能的性质 (1)系统性：婵性势能是发生婵性形变的 物体上所有质点因相对位置改变而具有 的能量，因而弹性势能是整个系统所具 有的。 (2)相对性：弹性势能的大小与选定的参 考平面位骨有关。对于弹簧，一般规定弹 簧处于原长时的弹件势能为零。 (3)对于问一那簧，从白然长度伸长和压 缩相同的长度时弹性势能相同。 ·88· 第二部分 知识衔接与拓展 3.弹力做功跟弹性势能变化的关系 (1)当弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性 衔接自测 势能减少，弹性势能转化为其他形式 1.关于物体的动能，下列说法中正确的是 的能。 ( (2)当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性 A.一个物体的动能可能小于零 势能增，其他形式的能转化为掸簧的弹 B.一个物体的动能与参考系的选取无关 性势能。 C.动能相同的物体速度一定相同 (3)表达式：W弹=一△E,=Ep1一Ep2。 D.两质量相同的物体，若动能相同，其速 (4)弹性势能变化只与弹力做功有关， 度不一定相同 [思考探究] 2.(多选)一质量为0.1kg的小球，以5m/s 如图，小朋友在玩蹦蹦杆 的速度在光滑水平而上匀迷运动，与竖直 时.不停地向上跳起和 墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速 下落。 度方向为正方向，则小球碰墙过程中的速 (1)小期友下落时将弹簧 度变化和动能变化分别是 压缩，弹力做什么功？弹性势能怎样 A.△v=10m/s B.△v=0 变化？ C.△Fk=2.5J D.△Ek=0 (2)小册友向上弹起，弹力做什么功？弹 3.(多选)改变汽车的质量和速度大小，都能 性势能怎样变化？弹粪弹力做功与弹性 使汽车的动能发生变化，则下列说法正确 势能有何关系？ 的是 ( ) A.质量不变，速度增大到原来的2倍，动 能增大为原来的2倍 B.速度不变，质量增人到原米的2倍，动 能增大为原来的2倍 C.质量减半，逃度增人到原来的4倍，动 能增大为原来的2倍 D.速度减半，质量增大到原来的4倍，动 能不变 4.关于重力势能，下列说法止确的是( A.重力势能的大小只由物体本身决定 B.物休与零势而的距离越大，它的重力 势能也越人 C.一个物体的重力势能从一5J变化到 一3J重力势能变人了 89 C 初高中衔接数材 D.重力势能的减少量可能大于重力对物 ).弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能 体做的功 增大 5.如图所示，静止的物体 8.物体做自由落体运动，其相对于地面的重 沿不同的光滑轨道H同 力势能与下落速度的关系，图中正确的是 一位置滑到水平桌面 上，轨道高度为H,桌面 距地面高为h,物体质量为，重力加速 度为g,则以下说法止确的是 ( A物体沿竖直轨道下滑到桌面上，重力 9.如图所示，质量m=50kg的 势能减少最少 跳水运动员从距水面高= B.物体沿曲线轨道下滑到桌面上，重力 10m的跳台上以%5m/s 势能减少最多 的速度斜问上起跳，最终落 C.以桌面为参考平面，物体重力势能诚 入水中，若忽略运动员的身 少mgH 高，取g-10m/s2,人的高度可忽路不 D.以地面为参考平面，物体重力势能减 计。求： 少mg(H+h) (1)运动员在跳台上时具有的重力势能 6.如图所示，将弹簧拉力 (以水面为零势能参考平面)： 器用力拉开的过程中， (2)运动员起跳时的动能； 弹篮的弹力和弹性势能 (3)运动员人水时的速度大小。 的变化情况是() A.弹力变大，弹性势能变小 B.弹力变小，弹性势能变大 C.弹力和弹性势能都变大 ).弹力和弹性势能都变小 7.(多选)如图所示，在光 滑平面上，一个物体以 W屏 速度冲向与竖直墙壁相连的轻弹簧， 白接触婵簧到蝉簧被压缩至最短过程中， 以下说法正确的是 ( A.物体的加速度逐渐减小 B.物体的速度逐渐减小 C弹力对物休做负功，弹簧的弹性势能 减小 ·90·C 初高中衔接教材 (2)该过稀中吊车的平均功毕为 (2)花盆下落t=2s时的速度为1=g1=20m/8,重力 下=W-h-m(a+g边 的醇时功率P一mgv一400W。 1 1 其解时功率为Ps=Fo=m(g十a)at。 (3)花盒下落第25内的位移为s-乞2-宫8：3 【衔接自测】 1 L.八功率是表示做功决慢的物理量，功率越大，做功越 X10×(22-1Dm-15m. 快，A正殖：物体微功多，用的时间很长，功牵也不一定 重力做的功为W■mgs=2×10×15J=300J。 大，B错误：物体的实际功率可能小于或等于颜定功率， 下落第2$内重力的平均功率为 色可能短对同内大于领定功率，C错误：公式P=W是 下=W-300w=300W: 定义式，功率由做功物体决定而与时间无关，D错误。 答案：(1)600J(2)400W(3)300W 2.ABI)用公式P=F口计算功率时，F应与0方向相 第3节动能 势能 同，D正疏：当。为眸时速度时，F心为瞬时功幸，B正 确：为平均速度，且F为渔力时，F为平均功率，A 【知识衔接】 正确：P一F适用于任何遂动的求解，但应注意是 衔接点一 力F方向上的边度，C错误。 [必备知识] 3.B根据瞬时功牵P=F,可知大型汽牟上城时，司机 一般将变速挡换到低递档位上，使汽车茂得校大的 1,zm22.2m23.焦耳J 率引力：小型汽车加大油门，使汽车获得校大的功率， 「思考探究] 幸引力增大，更容上披，A、心错误，B正确：根据上 答案：动能：物体的质量，物体运动速度的大小 述分析可知两种操作方式与节省燃料无关，D错误， 衔接点二 4.B某同学体童大约0k名，引体向上时向上运动的 [必备知识] 位移大约0.51，则克服章力做功的平均功率为下= 1.高度2.mgh3.焦耳J4.标址5.(1)零零 m4_60X10入0.5W=150W,故B正确，A,C,D错 地而(2)零势能参考面上方下方 2 [思考探究] 误。 答案：(1)0mgh(2)mgh0 5.B根据牛顿第二定律得F-上：=ma,则F=F,十na 衔接点三 =1000N+5000×2N=11000N。汽车第15未的 [必备知识] 谗度v=at=2X1m/s=2m/s,所以P=Fv=11000 1.弹性形变2.单性形变3.弹力做功减小增大 ×2W一22000W-22kW,故B正确，A,C,D错误。 4.相对位骨 重力势能弹性势能 6.D物体只受重力，做自由落体运动，则35末速度为： [思考探究] u=t=10X3=30m/5,所以落地时重力的醉时功率 答案：(1)做负功弹性势能增加 P-mg-20×30m/3-600W,故A、B错误：3s内 (2)做正功。弹性势能减少。弹力做正功，弹性势能减 1 少：弹力做负功，弹件势能增。 体下落的高度为h=2R,所以39内重力的功率 【衔接自测】 .1 p_W_mgh 21 -乞×2×102×3w LD南公式一豆m知动能不会小于寒，故A鳞 t 误：固的大小与参考系的迹取有关，故动能的大小 300W,故C错误，D正确。 也应与参考系的途取有关，故}鳍误：动能是标堂，速 7.B小孩的加逸度a-mgin30” -1 g,由2-2as 度是矢量，动能相问的物体的速度方向可能不同，放 D正确，C蟠误 得，小孩滑行距斋x时的速率口=√5，故此时重力的 2.AD小琅婆度变化△u=1=5m/s(5m/s) 畔时功率P=mgin30=名mgVg,B正确 10m/s,小球动能的变化量△B一方m吃 8.ABD由题意可知，脱我机弹射过程的加建度为《 2云2X100m/s2=32m/3,D项正确；根据牛顿第 802 它m2-0。故A,D正确。 二定律，0,8×(F立十Fa)=ma,求得弹射器的抱力大 3BD动能E-名m,所以质量m不交，逸度u增大 小F豫=1,1X105N,个项正确：弹射器号舰裁机做的 为原来的2倍时，动能E增大为原来的1倍，A错 功为W-1.1×108人100J-1.1×10J,B项正确：钟 误；当速度不变，质量m增大为原来的2倍时，动熊 射过程的时间=”-0 s=2.5$,弹射答做功的平 上也增大为原来的2倍，B正确：若质量诚半，速度增 a32 大为原大的1停，则动能增大为原米的8倍，C错误： 均功率p_”-4.4X10W,C项错误 难度口减米，质老增大为原来的4倍，则一子× 9.解析：(1)在花盆下落到地而的过程中，意力微的功为 W-mgh-2×10×301-600J. 4切（受）广-之m2=,中动能不支，D正残， ·120· 参考答案 4,)根帮重力势能的计算式E=mgh,由于高度h是桐 (2)根搭图象得推力对物体做的功等于图线与工艳国成 对于参考平面的，具有相对性，选操不同的参考平面， 的而积，则推力对物体微功 不同，则亚力势能不同，在零势能面上为正，零势能面 下为负，即重力势能的大小还与参考平而的进取有关， 25w250j 故A特误：若物体在参考平而的上方，物体与参考平面 极据动能定理可得W一ngxm一0一0 的距离越大，它的重力势能越大，若物体在参考平面的 解得xm-12.5m, 下方，物体与参考平面的距离越大·它的重力势能越 答案：(1)20ms2(2)]2.5m 小，枚日特误：重力势能的正负表示大小，一个物依的 【衔接自测】 重力势能从一5J变化到一3J重力势能变大了，放C 1.A爱料面领角为口，则物体从D点滑动到顶点A的 正确：根据重力做功和重力势能的关系可如：重力势能 过程中，由动能定理矿得 的减少量等于重力对物体做的功，故选项D错误。 5,C荐止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平来 一mgx0一ng工nn一ng0 s arAn=0-号 2m。 面上，由于高度盏相同，所以重力做功相同，故A,B错 由几何关张知C0saxD=x(B 误：重力势能的变化量与零势能平面的远取无关，章力 刻上式可以简化为 做的正功等于重力势熊的减小量，重力做功为gI, 1 别重力势能的减小量为gH,故C正确，D错误。 一n8工M一0n808一g0=一立m62 6,℃将弹簧拉力器用力拉开的过程中，弹黄的仰长量 而T0=工地一工（移， 雯大，弹簧的弹力变大：弹性势能变大，故A、B、D错 误，正确。 则一g0一g·工0=一Zm 7,BD物体自接触弹簧到弹黄栽压缩至最短过程中，弹 从上式可以看出，到达顶点的动能与路径无关，故A 黄的弹力逐渐增大，物体受合力逐渐变大，测加途度 正确： 遂渐变大，速度泥新减小，此过程中弹力的方向与位 移方向相反，则弹簧对物体微负功，弹簧的掉性势能 之A由动能定理得w=名m(一2如)2-之mm 增大，故迹项乃、D正确，入，C锴误， m矿，述项A正确 3 8.C设物体原来高度为0·具有事力势能为E mg,下落链载中有片=mg(。一合gt)= 22、1 3.B由动能定理有mgh十w- m,解拼 之mg2=万一合m,即C正确。 W(=-mg6+之m(-w2)=-8801,故书正确 9,解析：(1)以水面为常势能参考平而，则运动颈在跳台 4,A急刹车后，水平方向上汽车只受摩擦阻力的作用， 上时具有的重力势能为E,=mgh=5000J 且两种情沉下摩接力大小是相同的，汽车的末逃度皆 (2)运动英起跳时的速度为w-5m/s, 为客，由动能定袋可得一F1-0-言m23①，一F 对运动翼起跳时的动能为B=m=625J。 =0 立m②，②式除以①式科兰-吃 (3)运动员从起跳到入水过程中，只有重力欲功，由动 :故知果汽 能定理得ngh=mmw3,得=15m/s: 车以=8m/3的速度行驶，急制车后滑行的距离妇 答案：(1)5000」(2)625J(3)15m/5 器-（管》厂×.6m-64m逢项A五 第4节动能定理 5.A设篮城进筐时的动能为Ek2·则由动能定理可知 W-mg(h2一九1)=F2一0，得F2-W+gh1 【知识衔接】 mghe,故远项A正确， 衡接点一 6.CF一x图象中图线与桥轴所国而积表示功，桥轴上 [必备知识 方为正功，下方为负功，=8时，可求得W=8J:由 1.ma Fl 2al 1 w2-乞m 动能定理有W=2mm,代入致值解得u=4V2ms 2.动能的变化3.E4一Ek1合力做的功 各个力做 选项正确。 功的代数和【.变力曲线 7,解析：小滑块从A·B+(过程中，由动能定理得 「思考探究 答案：不矛盾。运动员忙然没蹬车，但合力却对人和车 mghy-gmgs-?mvc2-0 做止功，动能越来感大。 代入数据解得玩一6m/s。 衔接点二 小滑块从A→B→C→D过程中，白动能定型得 [思考探究] 1 解析：(1)由牛類第二定律得F一umg=mu mgh)mg3豆mu20 出发时非力上=100N,物体所受的合力最大，加连度最 代入数据解得y一3m/s。 大，代入数据得a-20m/s2 答案：6m/s3m/s 121。