3.2 机械能讲义-2025—2026学年浙教版科学九年级上册

第2节 机械能 ( 思维导图 ) 考点一、动能 物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如:飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 （一）探究影响动能大小的因素 (1)提出问题:动能的大小与哪些因素有关? (2)猜想与假设:物体动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。 (3)设计实验与制订计划:让小车从斜面上滑下，碰到一个木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，通过木块被推动的距离大小，判断出小车动能的大小。 ①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远 ②探究动能大小与质量关系:换用质量不同小车，从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远 (4)进行实验与收集证据: ①同一小车从不同高度滑下，小车碰撞木块时的速度不同。高度越高，小车滑下时速度越大，木块被推得越远，说明物体动能的大小与物体的速度有关。 ②不同小车从同一高度滑下，小车碰撞木块时的速度相同。质量大的小车将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。 (5) 实验结论:物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 （二）在探究和理解动能大小与哪些因素有关时，应注意以下两点 (1)因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验。 (2)一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。 ( 典例分析 ) 典例1：（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　 　。 【答案】（1）钢球推动木块运动距离的大小（2）没有控制钢球进入水平面时速度相同 【解析】 （1）通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，是将钢球动能的大小转换为木块移动的距离长短，符合转换法的思想； （2）探究性实验应的是控制变量法，可根据控制变量法的思想分析。 【解答】 （1）根据题意可知，实验中是将钢球动能的大小转换为木块移动距离的长短； （2）探究物体的动能大小与质量的关系时，应控制物体的速度不变，改变物体的质量。题中的钢球是从斜面任意高度自由滑下，改变了钢球碰撞时的速度，所以出现此实验现象的主要原因是：没有控制钢球进入水平面时速度相同。 ( 举一反三 ) 变式1：（2024·绍兴模拟）如图所示小球在光滑轨道上的a点静止自由释放，在运动过程中始终没有离开轨道，关于小球的运动过程的描述，以下说法正确的是（　　） A．小球不能到达f点 B．小球越过c点时的速度为零 C．小球运动过程中动能不断增大 D．小球还能回到a点 【答案】D 【解析】 球在光滑轨道上的a点静止自由释放 ，因为光滑，所以没有能量损失，机械能守恒。 【解答】A.af等高，机械能守恒，所以 小球能到达f点，A错误； B. C点高度小于a，小球越过c点时的速度为大于零，B错误； C. 小球运动过程中只有高度不断下降才能动能不断增大，C错误； D.机械能守恒，小球运动到f速度变为零，然后还能回到a点，D正确； 故答案为：D。 变式2：（2022·浙江绍兴·中考真题）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）___________ 【答案】越小     1800Pa     【解析】（1）[1]滑雪板底做得越宽大，压力一定时，受力面积越大，对雪地的压强越小。 （2）[2]对雪地的压力F=G=mg=72kg×10N/kg=720N 对雪地的压强 （3）[3]不计空气阻力，空中运动过程中，机械能守恒，上升阶段：动能转化为重力势能，动能减小，速度减小；到达最高点B点时，速度最小，但不为零；下落阶段：重力势能转化为动能，动能增大，速度增大，由于C点的高度低于A点的高度，C点的重力势能小于A点的重力势能，C点的动能大于A点的动能，C点的速度会大于v0，如图所示： 变式3：为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。 （1）实验中探究的“物体的动能”是指____ (选填字母)。 A．钢球在斜面上的动能 B．钢球撞击木块时的动能 C．木块被撞击后的动能 （2）若水平面是光滑的，　 　(选填“能”或“不能”)达到探究目的。 （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：　 　。 【答案】（1）B （2）不能 （3）增大下落高度或减轻木块重力或使水平面更光滑等 【解析】（1）根据实验过程确定探究哪个物体的动能； （2）根据实验中物体动能大小的判断方法解答； （3）木块移动的距离过短，可能是小球动能太小所致，因此可以增大它在斜面上的高度。也可能是木块受到的摩擦力太大所致，可以减小木块的重力或减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力。 【解答】（1）根据图片可知，小球从斜面上滚下来，撞击水平面上的木块。木块移动时克服地面阻力做功，根据W=fs可知，木块移动的距离越大，克服阻力做功越多，那么小球撞击木块时的动能越大，故选B。 （2）若水平面光滑，那么没有摩擦力，就不能通过木块移动的距离反映小球动能大小，即不能达到实验目的； （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。改进措施为：增大下落高度或减轻木块重力或使水平面更光滑等。 考点二、势能 （一）重力势能 (1)定义:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 判断一个物体是否具有重力势能，关键是看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。 若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。 (2)探究影响重力势能大小的因素的实验 实验原理 金属小球的重力势能由被金属小球所撞出的沙坑的深度和大小来表示，撞出的沙坑越深越大，表明金属小球的重力势能越大 实验过程 a.探究重力势能与高度的关系:从不同高度自由释放同一金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小； b.探究重力势能与质量的关系:从同一高度自由释放质量不同的金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小 实验现象 a.同一个金属小球，下落高度越高，金属小球所撞出的沙坑越深越大； b.下落相同的高度，质量越大的金属小球撞出的沙坑越深越大 分析现象 得出结论 a.在质量相同时，物体被举得越高，它具有的重力势能越大； b.物体被举高的高度相同，物体的质量越大，它具有的重力势能就越大 (3)物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大。 ( 典例分析 ) 典例1：某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1<h2<h3。 （1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过　 　来反映的； （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：　 　； （3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径　 　（选填：“有关”或“无关”） 【答案】（1）球陷入沙面的深度 （2）当所处高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大 （3）无关 【解析】（1）球撞击沙子从而陷入其中，即球陷入沙面的深度越大，则球的重力势能越大。 （2）根据图片分析哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论； （3）当运动路径不同时，如果陷入深度相同，那么说明重力势能与路径无关；否则，二者有关。 【解答】（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的； （2）比较A、B两球可知，二者高度相同，B的质量更大，B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当所处高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大； （3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 ( 举一反三 ) 变式1：（2024·浙江模拟）把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它沿轨道滚下先后通过轨道上b、c，再通过b，最终恰好落在d处停下如图。观察小球滚动的全过程，下列图像中有关能量随小球位置变化的大致趋势正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】物体的机械能由重力势能和动能组成，当除重力外的其它外力不做功时，其机械能大小不变，做负功时，机械能大小减小。 【解答】重力势能大小与重力大小和相对于地面高度有关，当其下滑时，重力势能先变小再变大，再变小后再变大，由于最后高于小于原高度，故重力势能比原高度要小，且不为零，故AB错误； 小球的动能与质量和速度大小有关，故其动能先增大再减小，再增大（c-b此时动能小于第一次经过时的动能），最后上升到最高处减小为零，故D正确。 故答案为：D 变式2：（2024·龙港模拟）跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是 A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④ 【答案】B 【解析】 （1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）不计空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能是守恒的。 【解答】 ①②运动员上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小。下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，当上升到最高点时，速度最小，但不为零，动能不为零，故图①错误，图②正确； ③小球上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，下落的过程中，高度越来越小，最后落地，重力势能越来越小，直到为零。所以重力势能是先增大，上升到最高点重力势能最大，后又减小，最后为零。故图③正确； ④由于此时不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故机械能不变，图④正确。故选B。 变式3：（2024·宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。 【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？ 【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。 假设二：物体的重力势能与下落高度有关。 【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。 【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。 【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见：　 　。 序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm 1 10 10 8.5 2 10 20 9.2 3 10 30 10.4 4 20 20 11.8 5 30 20 12.6 【答案】杯子运动的距离大小；2、4、5；选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度 【解析】【实验设计】根据题意可知，小球推动杯子，杯子向下运动的距离越大，则小球的重力势能越大。 【得出结论】根据控制变量法的要求可知，探究重力势能大小与质量的关系时，需要控制高度相同，只改变质量； 【评价交流】小球的体积不同，也会对杯子移动的距离产生影响，据此分析解答。 【解答】 【实验设计】将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动距离，据此可知我们可以根据杯子运动距离大小来测定物体的势能大小； 【得出结论】通过比较实验序号为2、4、5的三组数据可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大； 【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，为了减少实验误差，本次实验中我们应选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。 考点三、弹性势能 (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条、压弯的杆等都是由于发生形生弹性形变而具有了弹性势能。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看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。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。例如，射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 ( 典例分析 ) 典例1：（2024·杭州模拟）如图甲所示原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个质量为m的小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距离为2l。钢球从O点运动到A点的过程中，能表示其动能Ek随运动距离s变化关系的图像是图乙中的（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】当物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时物体的运动速度最大；当合力的方向与运动方向相反时，做减速运动，据此分析即可。 【解答】从O点到橡皮筋的长度为l时，橡皮筋没有形变，那么钢球只受向下的重力，合力的方向与运动方向一致，小球做加速运动；此后橡皮筋逐渐伸长，钢球受到的拉力越来越大，但是拉力始终小于重力，合力方向向下，钢球继续做加速运动；当弹力与钢球的重力相等时，合力为零，加速停止，此时速度最大；此后，弹力越来越大，始终大于重力，那么合力向上，钢球做减速运动。 综上所述，钢球的速度先增大后减小，且速度最大的时刻在长度为l的后面，所以钢球的动能变化规律与速度基本相同，故D正确，而A、B、C错误。 故选D。 ( 举一反三 ) 变式1：如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度），小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球的重力势能一直在减少，动能一直在增加 B．小球减少的重力势能全部转化为动能 C．弹簧的弹性势能不断增大 D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大 【答案】C 【解析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大。 【解答】A、小球在下落过程中，重力不变，弹力不断增大，当重力和弹力的合力向下时，小球加速向下运动，当重力和弹力的合力向上时，小球减速向下运动，所以小球速度先增大后减小，小球质量不变，所以小球动能先增大后减小；小球的高度不断降低，所以小球的重力势能不断减小，故A错误。 B、小球下落过程中，当重力和弹力的合力向下时，小球加速向下运动，弹簧不断增长，小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能；当重力和弹力的合力向上时，小球的速度不断减小，弹簧不断增长，小球的重力势能和动能转化为弹簧的弹性势能，故B错误。 C、小球下落时，弹簧不断增长，弹簧的弹性势能不断增加，故C正确。 D、小球运动到B点时，小球的高度最小，速度最小，小球的质量不变，所以小球的重力势能和动能都最小，故D错误。故答案为：C。 变式2：（2024九上·鹿城月考）小科学习了弹簧弹性势能与弹簧的形变程度有关后，还想继续探究弹性势能是否与弹簧的长度和弹簧的直径有关，并想知道哪个因素对弹性势能影响更大？于是他和同学们一起与老师讨论设计，在老师的帮助下，设计了如图所示的实验装置来进行探究。 主要实验器材：材料和粗细相同的弹簧材料（如下表），还有刻度尺、小球等。 弹簧 直径/（厘米） 弹簧长度/（厘米） 甲 1 10 乙 1 20 丙 2 10 请补充完实验步骤： ①将装置放在水平桌面上，把弹簧甲固定在A处， ②……………… 【答案】①将装置放在水平桌面上，把甲弹簧固定在A处， ②用小球压缩弹簧甲2厘米，静止后释放，记录小球在斜面最高点时高度，重复三次，取平均值，记为h1 ③换用乙、丙弹簧，并压缩相同的距离，重复实验步骤②，记录高度数据分别为h2，h3 ④比较h1和h2的差值，h1和h3的差值的大小。 ⑤改变弹簧压缩的长度，重复上述实验，分析数据得出结论。 【解析】 弹性势能和弹性形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大.重力势能和两个因素有关，一是物体重力，二是物体上升高度.探究过程应按照控制变量法进行.本题考查学生对势能的影响因素及其转化的掌握情况；在研究多变量的关系时，一定要运用控制变量法. 【解答】要探究弹性势能是否与弹簧的长度和弹簧的直径有关，根据控制变量法，将甲、乙、丙三根弹簧分别固定在A处，压缩相同程度释放，测量小球在斜面上升的高度。 变式3：（2024·宁波模拟）小宁用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。小宁认为笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能，而弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。为了探究相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的关系，小宁利用图乙所示的实验装置进行实验。【不计小球滚动和碰撞的能量损失】 【实验步骤】：①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置； ②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离S。 ③改变小球在水平面上压缩弹簧的位置，重复实验多次。 （1）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。 （2）小宁在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验提出一个合理化的改进建议：　 　。 【答案】（1）弹簧形变越大，木块移动距离越大 （2）增大木块质量/增加接触面的粗糙程度 【解析】 （1）在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的条件下，当弹簧被压缩的越多，弹性势能越大，小球撞击木块时具有的动能越大，对木块所做的功就越多，所以木块滑行的距离也就越长； （2）从增大摩擦力缩短木块运动路程角度分析。 【解答】 （1）当弹簧被压缩的越多，如果小球撞击木块滑行的距离越长，说明小球对木块做的功就越多，小球撞击木块时的动能就越大，弹簧的弹性势能就越大，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大； （2）。在无法增加水平桌面长度的情况下， 合理的建议为：可以增加水平桌面的粗糙程度，如在水平面上放足够长的毛巾，增大木块受到的摩擦力，缩短木块运动路程。 考点四、动能和势能的转化 （一）动能和重力势能的相互转化 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。 (1)摆锤的摆动:在摆锤向下摆动的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能:在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (2)滚摆的运动:在滚摆下降的过程中，高度越光越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；在滚摆上升的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (3)高处滚下的小球:小球在最高点运动速度是零，不具有动能，只具有重力势能； 到最低点只具有动能；之间既有动能又有重力势能。最高点开始小球在滚动过程中，重力势能转化为动能；最低点开始动能转化为重力势能。 （二）动能和弹性势能的相互转化 一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。 研究的过程 球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化 木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能 弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能 （三）机械能守恒 动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 ( 典例分析 ) 典例1：下图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 【答案】D 【解析】 滚摆从甲到乙的过程中需要克服摩擦力和空气阻力做功，总能量越来越小。 【解答】如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图，甲乙两处的高度相同，质量不变，故重力势能相等，尽管甲乙两处的高度相同，但是从甲到乙的过程中需要克服摩擦力和空气阻力做功，故其动能是在减小的，故速度不同，故D符合题意，ABC不符合题意。 故答案为：D。 ( 举一反三 ) 变式1：（2024·瑞安模拟）篮球运球投篮温州体育中考的项目之一。小科在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是 (　　) A．篮球由a到b时，动能逐渐增大 B．篮球在b 点时的机械能最大 C．篮球在a、c两点时动能相等 D．篮球由c到d时，机械能一直减小 【答案】D 【解析】A.动能与质量和速度大小有关； BD.注意机械能和内能的转化； C.首先比较a、c两点的机械能大小，再比较两点时重力势能减小，最后比较二者动能大小。 【解答】 A.篮球由a到b时，其质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故A错误； B.由图可知，篮球弹起的高度逐渐减小，这说明篮球在空中运动时受到了空气阻力，与地面碰撞时受到摩擦力，使得一部分机械能损失了，所以，篮球在a点（出手时的位置）的机械能最大，故B错误； C.篮球在a、c两点时，高度相同，重力势能相同；由于运动过程中存在机械能损失，所以，篮球在a处的机械能大于在c处的机械能，则篮球在a处的动能大于在c处的动能，故C错误； D.篮球在c到d的过程中，会克服空气阻力做功，机械能减小，故D正确。 故选D。 变式2：（2024九上·鹿城月考）下图甲中过山车从A点由发，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。回答下列问题： （1）过山车在B点时的重力势能　 　E点的动能。（选填“大于”“等于”“小于”） （2）在这个过程中，过山车的机械能大小是的　 　。（选填“变大”“不变”“变小”） 【答案】（1）等于 （2）变小 【解析】机械能守恒的条件是系统只有重力或者弹力做功。 【解答】（1）根据图乙可知，B点重力势能的条形图高度与E点动能的条形图高度相等，即二者大小相等，过山车在B点的重力势能等于E点的动能。 （2）B点的重力势能等于E点的动能，但是B点的动能不为零，而E点的重力势能为零，过山车的机械能等于动能与重力势能之和，则B点的机械能大于E点的机械能，即它的机械能是减小的。 变式3：（2024·上虞模拟）如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)。小球从A点运动到O点的过程中的能量转化情况　 　。小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是　 　(选填“a” “b” “c”或“d”) ； 若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，则小球的运动状态是　 　. 【答案】重力势能转化为动能；c；沿水平方向匀速直线运动 【解析】小球从高出下滑，重力势能转化为动能，当一切外力消失时，物体将保持原来的运动状态一致运动下去。 【解答】小球从A点到达O点时，是重力势能转化为动能，由于机械能减小，小球不能回到原来的高度，故运动轨迹应该是C，如果小球的外力全部消失，小球处于平衡状态，保持原来的运动状态一致运动下去，故小球将会沿水平方向匀速直线运动。 故答案为：重力势能转化为动能 ；C；沿水平方向匀速直线运动。 ( 课后巩固 ) 一、填空题 1．如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在　 　点动能最大。根据图乙的能量柱状图，可知B和D的高度　 　（选填“一定”或“不一定”）相同，而且篮球在B点的机械能　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。 【答案】A；一定；大于 【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图，结合能量守恒定律分析解答。 【解答】离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，则在A点动能最大。根据篮球在等高点B和D的能量柱状图知道，篮球在B点和D点重力势能相等，所以，B和D的高度一定相同；根据篮球在等高点B和D的能量柱状图知道，在D点的动能小于在C点的动能，由于动能和势能统称为机械能，所以，篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。 2．蹦极是一项极限体育运动，如图所示，A点是最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置，蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力相等，D点是能下落的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中，　 　（填“B”、“C”或“D”）点动能最大，在这个过程中，蹦极人减小的重力势能最终转化为　 　能，机械能　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）（不计空气阻力）。 【答案】C；动；不变 【解析】【分析】运动员下降的过程中，弹性绳未伸长前运动员做自由落体运动，弹性绳开始伸长后，弹力逐渐变大，运动员受到重力和弹力的合力先变小后反向变大，当合力向下时加速，合力向上时减速。 【解答】弹性绳绷紧后，开始阶段，拉力小于重力，人向下做加速运动，当拉力大于重力后，人做减速运动，即速度先增大后减小，动能先增大后减小；当拉力等于重力时，速度最大，动能最大，即人到达C点时动能最大。人到达D点时，弹性绳伸长最长，弹性绳的弹性势能最大，所以在这个过程中（不计空气阻力），减小的重力势能最终转化为弹性势能。在这个过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；弹性绳发生了弹性形变，减小的重力势能都转化为弹性势能；不计空气阻力，整个系统的机械能守恒，但人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能减小。 3．拉升的橡皮筋具有　 　能。如图甲为“会跳的卡片”，A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把　 　（选填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片会跳起来。现将两张相同的卡片剪开相同深度的豁口，将橡皮筋固定在卡片上，如图乙、丙所示，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，小明认为乙卡片一定弹跳得更高一些，你　 　（选填“赞成”或“不赞成”）他的观点，理由是　 　。 【答案】弹性势；B；赞成；乙卡片皮筋弹性形变的程度更大一些，其弹性势能更大一些，所以它能够转化的动能更多，跳的更高 【解析】【分析】此题用到橡皮筋，橡皮筋拉开后具有弹性势能，恢复时转化为动能，所以卡片会跳起来。弹性势能是指物体由于发生弹性形变而具有的能，决定弹性势能大小的因素是物体弹性形变的程度。 【解答】位于高处的物体具有能量，发生形变的物体也具有能量，这是一种“储存”起来的能量，只有在释放后才能显现，这种能量叫作势能。拉长的橡皮筋具有由于其形变而储存的能量，这种能量叫做势能。由图知道，要利用橡皮筋的弹性势能，只有把橡皮筋拉开才会有弹性势能，所以要把卡片B面按平后放在水平面上然后松开，松开后，橡皮筋的弹性势能转化为纸片的动能，所以卡片能跳起来。由于弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，乙卡片皮筋弹性形变的程度更大一些，其弹性势能更大一些，所以它能够转化的动能更多，跳的更高。 4．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员从滑台A点下滑，仅依靠滑行，滑到与A点高度相同的B点时静止，已知运动员质量为m，A点到O点的垂直高度差为H。请回答下列问题： （1）整个过程中，动能最大的位置是　 　点（填“A”“O”或“B”），A到B点重力对运动员做功　 　（选填“＞”、“＜”或“=”）mgH； （2）若想滑到C点，小科提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在　 　（填“A”“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。 【答案】（1）O；＞ （2）A、O 【解析】【分析】 （1）动能的大小与质量、速度有关；利用W=Gh=mgh计算A到B点重力对运动员做功； （2）根据A、O、B点运动的运动状态分析。 【解答】（1）①运动员在下滑的过程中，是重力势能转化为动能，在O点时的重力势能最小，动能最大； ②已经运动员质量为m，A点到O点的垂直高度差为H， 则A到B点重力对运动员做功W=Gh=mgh=2mgH>mgH。 （2）运动员在B点时静止，用力竖直向上跳起一段高度，还会落在B点，不能到达C点； 运动员在A、O点时用力竖直向上跳起一段高度，此时运动员的机械能变大，到达B点后有一定的速度，能到达C点。 （1）[1]运动员在下滑的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，在O点时的重力势能最小，动能最大。 [2]运动员在运动的过程中，会克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会逐渐变小，人在B点时全蹲，重心降低了，A点的重力势能要大于B点的重力势能，所以机械能最大点在A处。 （2）运动员在B点时静止，用力竖直向上跳起一段高度，还会落在B点，不能到达C点；运动员在A、O点时用力竖直向上跳起一段高度，此时运动员的机械能变大，到达B点后有一定的速度，能到达C点。 5．小明用图甲所示实验装置来探究重力势能大小与物体所处高度的关系。 （1）实验中，铁球重力势能的大小可以用　 　来反映。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h11、l2(l1>l2)， 则能得出的结论是　 　。 （3）结合图甲实验结论，发电机应安装在图乙水坝的　 　位置较为合理(选填“A”或“B”)。 【答案】（1）同一弹簧压缩后的长度（弹簧被压缩的长度） （2）同一物体（质量相同的物体）所处的高度越大，具有的重力势能越大 （3）B 【解析】【分析】（1）根据图片可知，小球从斜面上滚下，撞击水平面上的弹簧，将小球的动能转化为弹性势能。则弹簧被压缩的程度越大，则小球的重力势能越大。 （2）根据弹簧的长度变化确定小球重力势能的大小，据此描述结论； （3）发电机应该安装在重力势能最最大的位置，这样会有更多的能量转化为电能。 【解答】（1）实验中，铁球重力势能的大小可以用同一弹簧压缩后的长度（弹簧被压缩的长度）来反映。 （2）根据题意可知，小球的质量相同，高度h1小于h2，且弹簧的长度I1>L2，即弹簧2形变量更小，弹性势能更小，那么得到结论： 同一物体（质量相同的物体）所处的高度越大，具有的重力势能越大 。 （3）根据乙图可知，B点的位置更靠下，则海水的高度更大，那么海水的重力势能更大，则发电机应该安装在乙图的B位置。 6．生活中的许多规定都蕴含着科学道理，其中有些与不同形式的机械能有着密切的关系，请回答(填具体的能量形式)： （1）“禁止高空抛物”，这是因为高处的物体具有较大的　 　，易引起伤人事件。 （2）“禁止超速”，这是因为同样情况下，速度越大的物体具有的　 　越大，易引发交通事故。 【答案】（1）重力势能 （2）动能 【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关，即质量越大，高度越大，则重力势能越大； （2）动能与质量和速度有关，即质量越大，速度越大，则动能越大。 【解答】（1）“禁止高空抛物”，这是因为高处的物体具有较大的重力势能，易引起伤人事件。 （2）“禁止超速”，这是因为同样情况下，速度越大的物体具有的动能越大，易引发交通事故。 二、单选题 7．如图所示，将一弹性小球沿一定角度斜抛出去，小球落地后被弹出，依次经过A点、B点、C点和D点后又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。则该弹性小球在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球在B点时机械能为零 B．小球第一次反弹后到达最高点C时动能为零 C．小球经过相同高度的A、D两点时动能相等 D．小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能 【答案】D 【解析】【分析】影响重力势能的因素：质量、高度；影响动能的因素：质量、速度；影响弹性势能的因素：弹性形变程度；小球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以小球的机械能一次比一次少。 【解答】A．小球在B点时，质量一定，高度最低，速度最大，所以动能最大，重力势能最小，动能和势能统称为机械能，机械能不为零，故A错误； B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，第一次反弹后到达最高点C时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在C点的动能不为零，故B错误； C．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而A点在D点之前，因此小球在D点的机械能小于在A点的机械能，由于A、D两点高度相同，重力势能相等，所以D点的动能小于A点的动能，故C错误。 D．由图可知，小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而C点在D点之前，所以小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能，故D正确。 故答案为：D。 8．如图所示，农业基地的技术员正在遥控无人机给农田喷洒农药。若无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的（　　） A．重力不变 B．动能不变 C．重力势能减小 D．机械能不变 【答案】C 【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能等于动能和势能之和。 【解答】】无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的质量减小，高度不变，速度不变，重力势能减小，动能减小，机械能为动能与重力势能的总和，则机械能也减小，故ABD不符合题意，C符合题意。 故答案为：C。 9．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小方在B点和D点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能 D．当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止 【答案】D 【解析】【分析】机械能包括动能与势能，其中动能的影响因素是质量与速度，重力势能的影响因素是质量与高度，弹性势能的影响因素是弹性形变量。 【解答】】A．小方质量不变，在 B 点和 D 点时的高度相等，B 点具有一定的速度，而D 点时速度为零，则B 点动能大于D点动能，所以B 点机械能能大于D点机械能，故A错误； B．小球从A点摆到 D点，做曲线运动，运动状态改变，则受力不平衡，所以运动到C点时，小方受力不平衡，故B错误； C．从A点摆到 C点，由于还要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故C错误； D．当摆动到 D 点时，速度为零，根据牛顿第一定律知道，假设力全部消失，则小方将保持静止，故D正确。 故答案为：D。 10．2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　） A．加速升空时，天舟六号机械能不变 B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失 C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的 D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变 【答案】D 【解析】【分析】A.机械能=动能+重力势能； B.一切物体都有惯性； C.根据参照物的知识判断； D.静止变运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变，都是运动状态的改变。 【解答】A.加速升空时，天舟六号的质量不变，高度增大，则重力势能增大；速度增大，则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，机械能变大，故A错误； B.进入轨道后，天舟六号的惯性保持不变，故B错误； C.对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号的位置不断改变，是运动的，故C错误； D.对接成功后，组合体绕地运行过程中速度大小和方向不断改变，即运动状态改变，故D正确。 故选D。 11．某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　） A．小滑块下滑过程中机械能守恒 B．小滑块上升过程中内能不断增加 C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点 D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 【答案】B 【解析】【分析】机械能包括动能和势能，忽略空气阻力和摩擦，可知没有能量转化为内能，即机械能守恒。动能与物体的质量和速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量一定时，高度越高，重力势能越大。【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确，不符合题意； B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误，符合题意； C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高重力势能和动能都相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确，不符合题意； D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确，不符合题意。 故答案为：B。 12．立定跳远时的动作分解如图所示，在此过程中，运动员（　　）。 A．上升时，动能减小，势能减小 B．上升时，动能增大，势能增大 C．下落时，势能增大，动能减小 D．下落时，势能减小，动能增大 【答案】D 【解析】【分析】 动能和势能是能量中的两种分类，其中势能分为弹性势能和重力势能。1、动能：物体因为运动而具有的能量称为动能。物体只要运动就有动能。影响动能的因素有：速度和质量。当物体质量不变时，速度越快，动能越大；当物体速度不变时，物体质量越大，动能越大。2、弹性势能：物体因为发生弹性形变而具有的能量。影响弹性势能的因素有：弹性形变，物体弹性形变越大，弹性势能就越大。3、重力势能：物体因为被举高而具有的能量。只要物体被举高，它就具有重力势能。影响重力势能的因素有：被举高度，质量。当物体质量不变时，被举得越高，重力势能越大；当被举高度不变时，质量越大重力势能越大。 【解答】A. 上升时，动能减小，势能增加，A错误； B. 上升时，动能减小，势能增大，B错误； C. 下落时，势能减小，动能增大，C错误； D. 下落时，势能减小，动能增大 ，D正确； 故答案为：D。 13．如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是（　　） A．小球在B点的动能等于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 【答案】A 【解析】【分析】影响动能的因素是速度和质量；影响重力势能的因素是质量和高度；机械能为动能和势能的和，由于轨道是粗糙的，故机械能不守恒。 【解答】AC根据题意可知，小球运动过程中要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，则整个过程中小球的机械能逐渐减小，那么小球在B点的机械能大于C点的机械能； B点和C点高度相同，则B点和C点的重力势能相同。根据“机械能=动能+重力势能”可知，B点的动能大于C点的动能， 故A错误符合题意，C正确不合题意； B．当A点速度较大，动能较大时，到达D点时还有剩余的动能，则小球能会到达E点，故B正确不符合题意； D．小球从A点到B点的过程中，一部分机械能转化为内能，减少的重力势能大于小球增加的动能，故D正确，不符合题意。 故选A。 14．如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是 A．小球在B点的动能大于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 【答案】B 【解析】【分析】影响动能的因素是速度和质量；影响重力势能的因素是质量和高度；机械能为动能和势能的和，由于轨道是粗糙的，故机械能不守恒。 【解答】A 、弧形轨道粗糙，小球滚动时要克服摩擦力做功，机械能转化为内能。B、C 两点高度相同，重力势能相同，但从 B 到 C 的过程中机械能减少，所以 C 点的动能小于 B 点的动能，该选项正确。 B、由于轨道粗糙，小球运动时会有机械能损失，即使速度 v 较大，到达的最高点也会低于 A 点，不能到达与 A 点等高的 E 点，该选项错误。 C 、因为小球在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能不断减少，B 点在 C 点之前，所以小球在 B 点的机械能大于 C 点的机械能，该选项正确。 D 、小球从 A 点到 B 点的过程中，重力势能转化为动能和因克服摩擦力做功而产生的内能，所以减少的重力势能大于小球增加的动能，该选项正确。 故答案为：B。 15． 2024年8月，全红婵在巴黎奥运会跳水项目的完美表现引起国人关注。图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，随后完成②③④动作。不考虑空气阻力，下列选项中能表示全红婵从起跳到即将入水的过程中，其机械能变化的图像是 (　　) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】【分析】 （1）物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关，弹性势能与弹性形变大小有关。 （2）在动能和势能的转化过程中，若不计摩擦、空气阻力等因素，机械能保持不变，若考虑摩擦、空气阻力等，机械能将变小。 【解答】 图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，此时她的机械能最小，从①到②的过程中，跳板的弹性势能会转化为运动员的动能和重力势能，这段时间内它的机械能增大。从②到③到④的过程中，不计空气阻力，则机械能守恒，也就是她的机械能保持不变。 故ACD错误，B正确。 故选B。 16．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．游戏者的动能一直在增加 B．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值 C．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能 D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能 【答案】B 【解析】【分析】 （1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）弹性势能大小的影响因素：弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。形变越大，越难，弹性势能越大。 【解答】 A.在到达A点之前，游戏者的重力势能转化为动能，动能逐渐增加；过A点后游戏者的重力势能有一部分开始逐渐转化成弹性势能，达到最大速度后，动能开始减小，也会转化为弹性势能。故A错误； B.游戏者到达B点时，速度增加到最大，游戏者的动能增加到最大值。故B正确； C.游戏者到达C点时处于静止状态，所以动能为零；橡皮绳发生弹性形变程度最大，所以是重力势能和动能转化为弹性势能，故C错误； D.游戏者从C点向B点运动的过程中，弹性势能转化为动能和重力势能，故D错误。 故选B。 17．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，则（　　） A．t1~t2时刻小球所受合力方向一直竖直向下 B．在t1~t2间的某个时刻小球动能最大 C．在t3时刻，弹簧的弹性势能最大 D．t1~t2这段时间内，小球速度一直变大 【答案】B 【解析】【分析】ABD.当合力的方向与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；当合力与运动方向相反时，做减速运动； C.弹性势能大小与弹性形变的程度大小有关。 【解答】ABD．根据题意可知，t1时刻小球刚接触弹簧，此时弹力为0；小球继续向下运动，弹力逐渐变大，开始时弹力小于重力，所以小球先做加速运动，动能变大；当弹力等于重力时，此时的速度最大，动能最大；继续向下运动，弹力大于重力，则小球做减速运动；在t2时刻弹力最大，弹簧的形变程度最大（小球在最低点），此时小球的速度为0，所以小球动能最大处在t1时刻到t2时刻之间，故B正确， AD错误； C．t2时刻弹簧的形变程度最大，弹性势能最大，故C错误。 故选B。 18．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的重力势能逐渐增大 C．木块的动能不断增大 D．整个过程中，木块的机械能不变 【答案】B 【解析】【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，重力势能越大；弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。不计摩擦，整个装置的机械能守恒，不是弹簧或者木块的机械能守恒。【解答】A、在木块上升的过程中，弹簧逐渐恢复原来形状，即形变程度逐渐减小，因此弹性势能逐渐减小，故A不符合题意； B、由于木块的高度在逐渐增大，则木块的重力势能逐渐增大，故B符合题意； C、木块在上升的过程中，速度先变大后变小，木块的动能先变大后变小，故C不符合题意； D、由于一开始时木块是静止的，最终木块也是静止的，动能为0，而木块的高度增大，重力势能增大，因此木块的机械能变大，故D不符合题意。 故答案为：B。 19．2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。下列说法错误的是（　　） A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能增大 B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的 C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用 D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变大，机械能守恒 【答案】D 【解析】【分析】（1）（4）物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大； （2）物体间力的作用是相互的； （3）物体受平衡力的作用处于平衡状态。 【解答】A、火箭加速上升的过程中，质量不变，速度变大、高度增加，所以，动能和重力势能都变大，故A正确，不符合题意； B、火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故B正确，不符合题意； C、火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变，故受的力不是平衡力，故C正确，不符合题意； D、卫星从近地点向远地点运行过程时，势能增大，动能减小，故D错误，符合题意。 故答案为：D。 20．如图，小科在荡秋千，从左侧最高点A静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C (图中未画出)，图中B与D等高。则(　　) A．点C与点 B重合 B．从A到O，减小的重力势能全部转化为动能 C．AD之间的高度差等于 DC之间的高度差 D．从A-D过程中，若在P 点没坐稳，最可能沿着方向3 掉落 【答案】D 【解析】【分析】小科在荡秋千的过程中，要克服阻力做功，因此部分机械能会转化为内能，据此对各个选项分析判断 【解答】A.在运动过程中，秋千要克服阻力做功，因此机械能不断减小。由于B点在D点后，因此B点的重力只能肯定小于D点的重力势能，则二者不重合，故A错误； B.从A到O，减小的重力势能转化为动能和内能，故B错误； C.由于AD之间运动距离长，因此机械能的损失更多，因此AD之间的高度差大于CD之间的高度差，故C错误； D.从A-D过程中，若在P点没坐稳，由于小科做斜抛运动，因此在最高点时动能也不是零，所以它到达的最高点肯定低于A点，即③合力，故D正确。 故选D。 21．如图是探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验图，以下说法中正确的是 A．本实验研究对象是木块B B．本实验运用了转换法和控制变量法 C．小钢球A 的质量越大，到达斜面底部的速度越大 D．水平面越光滑木块B移动越远，反映小球A的动能越大 【答案】B 【解析】【分析】根据对探究动能大小影响因素实验的原理、现象和结论的认识判断。 【解答】A.小球撞击木块，木块移动时克服摩擦做功，即木块移动距离越大，小球动能越大，那么研究对象为小球A，故A错误； B.将小球动能的大小转化为木块移动的距离大小，即使用了转换法。探究动能与质量的关系时，控制速度相等，使用了控制变量法，故B正确； C.小球到达斜面底端时的速度与它在斜面上的高度有关，与质量大小无关，故C错误； D.水平面越光滑，阻力越小，而木块移动的越远，但是小球A的动能不变，故D错误。 故选B。 22．2024年6月13 日，中国著名翼装飞行家张树鹏从海拔13118米起跳，以30.216公里的飞行距离刷新了翼装飞行最长距离世界纪录。他在空中加速斜向下滑行时，他的动能、重力势能变化情况分别是 A．增大 减小 B．增大 增大 C．减小 增大 D．减小 减小 【答案】A 【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。 【解答】根据题意可知， 他在空中加速斜向下滑行时， 质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变高度减小，则重力势能减小。 故选A。 23．如图所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，当滑到曲面上的P 点时，具有的重力势能为100焦，若不计空气阻力，则小球滑到底端时的机械能 A．小于100焦 B．等于100焦 C．大于100焦 D．无法确定 【答案】C 【解析】【分析】机械能包括重力势能、弹性势能和动能，没有转化为其他形式的能、只有机械能内部转化为，机械能守恒。 【解答】不计空气阻力且曲面光滑，说明机械能守恒，P点的机械能等于重力势能100焦加上动能，即机械能大于100焦，所以小球滑到底端时，机械能大于100焦。 故答案为：C。 24．小柯将纸锥从A1处静止释放，下落至A2处，如图所示为频闪照相机拍摄到纸锥从加速到匀速下落的画面。下列关于纸锥下落过程中能量大小随时间变化的图像，正确的是 （　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】【分析】根据图片展示的信息确定相同时间内下落高度的变化，根据W=Gh分析动能随时间的变化规律。 【解答】根据图片可知，相同时间内纸锥下落的高度越来越大，根据W=Gh可知，相同时间内重力做功越来越大。由于下落时重力势能转化为动能，所以相同时间内纸锥的动能增大量越来越大，故B正确，而A、C、D错误。 故选B。 25．篮球从A点投向C点，运动轨迹如图所示，空气阻力不可忽略且大小恒定，下列说法正确的是 A．篮球在最高点 B．时动能为零B.整个过程中篮球的机械能守恒 C．篮球在A 点的动能大于C 点的动能 D．篮球在上升过程中，重力势能转化为动能 【答案】C 【解析】【分析】A.注意篮球在最高点时水平方向的速度是否为零； B.注意克服摩擦做功，将机械能转化为内能； C.先比较A、C两点重力势能大小，再比较机械能大小，最后根据“机械能=动能+重力势能”比较动能大小； D.分析重力势能大小和动能的大小变化即可。 【解答】A.根据题意可知，篮球在最高点时竖直方向速度为零，在水平方向的速度不为零，即此时动能不为零，故A错误； B.篮球运动时克服阻力做功，将篮球的机械能转化为内能，因此机械能不守恒，故B错误； C.C点比A点靠后，则机械能转化为内能的多，则C点机械能偏小。C点高度大，则重力势能大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，A点的动能大于C点的动能，故C正确； D.篮球在上升过程中，高度增大，则重力势能增大；速度减小，则重力势能减小，那么动能转化为重力势能，故D错误。 故选C。 26．中国选手陈艺文在巴黎奥运会3米跳板中荣获冠军。其跳水过程可简化为：将跳板向下压到最低点A；回弹至水平位置B时脚刚好离开跳板，此时跳板仍在上下抖动；向上运动到最高点 C；落水点位置为D。若不计空气阻力，则下列说法正确的是 A．运动到 C点时陈艺文动能不为零 B．从A 点到D 点过程中，陈艺文机械能守恒 C．从A 点到B 点过程中，陈艺文的重力势能和动能都不断增大 D．运动到B 点时，跳板的弹性势能全部转化为陈艺文的机械能 【答案】D 【解析】【分析】A.注意分析最高点C时速度是否为零； B.注意运动员的机械能和弹性势能的转化； C.根据力与运动的关系分析从A到B的过程中运动员的速度变化即可； D.弹性势能大小只与形变程度大小有关。 【解答】 A.运动到 C点时，她的速度为零，则陈艺文动能为零，故A错误； B.从A 点到D 点过程中，陈艺文机械能与跳板的弹性势能相互转化，即机械能不守恒，故B错误； C.从A 点到B 点过程中，陈艺文的高度增大，则重力势能增大。跳板产生的弹力逐渐减小，当弹力大于动力时，做加速运动；当弹力小于重力时做减速运动，因此动能先增大后减小，故C错误； D.运动到B 点时，跳板恢复原状，则弹性势能为零，则跳板的弹性势能全部转化为陈艺文的机械能，故D正确。 故选D。 27．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射，将3名航天员送入太空。飞船经历了点火、起飞、过渡及入轨等几个阶段，下列说法正确的是（　　） A．燃气燃烧推动火箭上升，与发动机压缩冲程的能量转化相似 B．火箭竖直加速上升，重力势能转化为动能，机械能不变 C．飞船穿越大气层与大气摩擦时机械能不守恒 D．飞船利用太阳能电池翼作为能量来源，是将太阳能转化为内能 【答案】C 【解析】【分析】 A.发动机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化； B.动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关；动能和势能统称为机械能； C.考虑空气和摩擦阻力时，一部分机械能会转化为内能，机械能总和会减少； D.太阳能帆板工作时将太阳能转化为电能。 【解答】A．根据题意可知，燃气燃烧推动火箭上升，将内能转化为机械能，与做功冲程能量转化相同，故A错误； B．火箭竖直加速上升，质量不变，高度增大，则重力势能增加；质量不变，速度增大，则动能增加，因此机械能增加，故B错误； C．飞船穿越大气层与大气摩擦，克服摩擦做功，因此机械能减少，故C正确； D．飞船利用太阳能电池翼作为能量来源，是将太阳能转化为电能，故D错误。 故选C。 28．同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球从A点投出到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2 B．篮球在弧线1和弧线2的最高点的动能都为零 C．篮球沿着两条弧线运动，重力势能均一直增大 D．若图中两次投篮，篮球在A点投出瞬间具有相同的机械能，则篮球经弧线1到达B点时具有的机械能更小 【答案】D 【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关； （2）动能与质量和速度有关； （3）空气阻力不可忽略且大小恒定，篮球运动过程中克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能。 【解答】A、重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故A错误； B、篮球在弧线1和弧线2的最高点速度不为零，动能都不为零，故B错误； C、篮球上升时，重力势能增加，篮球下落时重力势能减小，整个过程重力势能先增大后减小，故C错误； D、由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，若篮球在A点投出瞬间具有相同的机械能，则篮球经弧线1到达B点时具有的机械能更小，故D正确。 故答案为：D。 三、实验探究题 29．为探究动能大小的影响因素，山山采用大小相同质量不同的小球利用图甲所示装置完成实验获得部分实验数据如表。（实验中忽略图钉插入橡皮泥中的摩擦力不同的影响及碰撞时的能量损耗） 实验组别 球质量/克 球释放高度/厘米 图钉起始插入深度/厘米 图钉碰撞后深度/厘米 ① 5 50 0.5 2.5 ② 15 50 0.5 6.5 ③ 20 50 0.5 8.5 ④ 5 40 0.5 2.1 （1）本实验通过　 　反映小球的动能大小。 （2）①②③组中，小球从同一高度静止释放的目的是　 　根据①②③数据可以得到的结论是　 　 （3）根据①④可以解释汽车　 　（选填“超速”或“超载”）会带来实际的危害。 （4）探究质量对动能大小的影响时，山山认为采用大小不同的小球进行实验，会导致撞击位置高低不同引起误差，秀秀认为可以采用图乙方式，假设所有图钉受到的阻力相同，然后根据所有图钉插入橡皮泥的总长度就可以比较小球动能的大小。你是否认同秀秀的观点，请说明理由　 　。 【答案】（1）图钉碰撞后的深度 （2）控制小球到达水平面的速度相同；速度一定时，物体的质量越大，具有的动能越大 （3）超速 （4）同意，比较相同位置图钉碰撞后的深度更准确 【解析】【分析】球从同一高度静止释放的目的是控制小球到达水平面的速度相同；本实验通过图钉碰撞后的深度反映小球的动能大小；根据控制变量法分析即可。 【解答】（1）本实验应用转换法，通过图钉碰撞后的深度反映小球的动能大小。 （2）球从同一高度静止释放的目的是控制小球到达水平面的速度相同。由①②③数据知道，质量不同的小球，从斜面上相同高度自由滚下，质量越大，图钉碰撞后深度越大。说明速度一定时，物体的质量越大，具有的动能越大。 （3）根据①④数据知道，小球质量相同，从同高度自由滚下，高度越大，到达水平面的速度越大，图钉碰撞后深度越大，说明质量一定时，物体的速度越大，具有的动能越大。可以解释汽车超速会带来实际的危害。 （4）根据控制变量法知道，采用图乙方式比较相同位置图钉碰撞后的深度更准确，同意秀秀的观点。 30．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟质量有关。 【进行实验】他们做了如图甲、乙、丙所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。 （1）【分析论证】分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：　 　。 （2）【实践应用】用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车　 　 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性更大的原因。 （3）【评估交流】如果换用图丁所示装置进行实验，选择合适的器材可以研究小球的动能大小与 　 　（选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）的关系。 （4）他们由此还联想到牛顿第一定律的实验，让同一小车沿同一斜面的同一高度由静止开始向下滑下，在粗糙程度不同的水平表面运动直至停止。在水平运动的整个过程中，小车在玻璃、毛巾表面克服摩擦力做功的功率分别为P1、P2，则P1　 　P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】（1）速度一定时，物体的质量越大，动能越大 （2）超速 （3）速度 （4）小于 【解析】【分析】 （1）【分析论证】根据图片分析甲和乙中哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论； （2）【实践应用】根据图片分析甲和丙中探究哪个因素对动能的影响即可； （3） 【评估交流】 弹簧的弹性势能转化为小球的动能，小球的动能转化为木块的动能； （4）直接比较小车在三个表面上克服摩擦力做功是否相等不好确定，可根据重力势能大小关系及能量的转化分析。根据功率计算公式判定功率的大小。 【解答】 （1）【分析论证】分析甲、乙两图可知，此时物体的速度相等，物体的质量不同，甲小球的质量大，物体被撞击得更远，那么得到：速度一定时，物体的质量越大，动能越大； （2）【实践应用】分析甲、丙两图可知，此时物体的速度不相等，质量相同，可以探究动能大小与速度的关系；甲图小球的速度越大，物体被撞击得更远，可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因； （3）【评估交流】用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，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，故弹簧的弹性势能不相同，小球与弹簧分开后获得的初速度不同，而小球的质量相同，故可以研究小球的动能大小与速度的关系； （4）物体克服摩擦力做功的能量来自物体的动能，而动能一开始是相等的，最终物体停下来，动能为零，因此说明，小球无论在什么样的水平面上，克服摩擦力做的功是相等的； 小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，接触面越光滑，小车的运动距离越远，运动时间越长，由于克服摩擦所做的功相同，根据可知，则P1＜P2。 31． 小柯在探究物体动能与哪些因素有关的实验中，让小球分别从同一斜面上由静止开始滚下，小球滚动到同一水平面时与同一木块相撞，停在图中所示位置。 （1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较　 　来比较小球的动能大小。 （2） 选择甲、乙两次实验进行比较，可以得到的结论是 　 　。 （3）小柯完成上述实验后，选用上述部分材料继续探究物体重力势能大小与质量的关系，实验设计如图1所示。 小妍认为小柯的实验设计不合理，应该设计成图2所示实验。你赞同哪位同学观点，请说明理由： 　 　。 【答案】（1）木块移动的距离 （2）质量一定时，物体的速度越大，动能越大 （3）小妍实验设计合理，因为图1中两个小球没有从同一高度落下 【解析】【分析】（1）小球的动能是通过木块移动的距离来反映的，这是转换法的应用； （2）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系，据此得出结论； （3）探究物体重力势能大小与质量的关系，应控制高度相同，据此分析。 【解答】（1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较木块移动的距离来比较小球的动能大小，这是转换法的应用； （2）由甲、乙两次实验可知，小球质量相同，下滑的高度不同，到达水平面时的速度不同，下滑的高度越高，到达水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，故可以得到的结论是：当质量一定时，物体的速度越大，动能越大； （3）探究物体重力势能大小与质量的关系，应控制高度相同，由图1可知，两个小球没有从同一高度落下，因此小柯的实验设计不合理，小妍实验设计合理。 32．小东在假期游玩期间发现在某段高速公路的下坡路段外侧设有如图所示的避险车道，当高速行驶的汽车失灵时，可进入避险车道，快速降低车速直至停止。汽车冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关?小东提出如下猜想： 猜想一：可能与汽车的质量有关。 猜想二：可能与斜坡的倾角有关。 猜想三：可能与冲上斜坡前的速度有关。 为了验证猜想，小东将一光滑弧形轨道和粗糙长木板固定在水平桌面上（如图甲），并用实心小钢球模拟汽车进行实验。 （1）避险车道设计成一个由粗糙碎石铺成的陡坡，它的避险原理是将高速行驶汽车的动能转化为　 　； （2）为了验证猜想一，小东选择了两个体积不同的小钢球进行实验，为了使实验结果更准确，上图两种方案应选择　 　（选填“方案1”或“方案2”）； （3）在验证猜想二时，小东多次改变长木板与水平面的倾角θ，让同一小钢球从弧形滑道同一位置静止释放，测出钢球冲上长木板后通过的最大距离，实验数据如表所示。据表中数据，可得出的结论是　 　； 次数 1 2 3 4 5 长木板与水平面的倾角θ 10° 30° 53° 75° 85° 钢球冲上长木板后通过的最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43 （4）若要验证猜想三，请简要写出你的实验方案：　 　。 【答案】（1）重力势能 （2）方案1 （3）倾角θ变大的过程中，钢球冲上长木板后通过的最大距离先变小后变大 （4）让质量相同的小球从不同高度滚下 【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关，质量一定时，高度越高，重力势能越大；动能与物体的质量和速度有关，质量一定时，速度越大动能越大。 （2）为了探究体积的影响，应控制其它条件相同，小球应从相同高度落下，方案2中小球重力位置不同。 （3）由表中数据可知，钢球冲上长木板后通过的最大距离随角度的增大先变小后变大。 （4）要探究速度的影响，则应控制除速度一以外的条件相同，速度不同可通过让小球从不同位置由静止释放来实现。 【解答】（1）避险车道设计成一个由粗糙碎石铺成的陡坡，车沿陡坡上升的过程中，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能变小，则是将动能转化为重力势能。 （2）为了验证猜想一，小东选择了两个体积不同的小钢球进行实验，为了使实验结果更准确，避免取板对小球速度的干扰，选择方案1。 （3）从表格中的数据可知，长木板与水平面的倾角θ变大的过程中，钢球冲上长木板后通过的最大距离先变小后变大。 （4）若要验证猜想三，应控制小球质量相同，因此让质量相同的小球从不同高度滚下。 （1）避险车道设计成一个由粗糙碎石铺成的陡坡，车沿陡坡上升的过程中，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能变小，则是将动能转化为重力势能。 （2）为了验证猜想一，小东选择了两个体积不同的小钢球进行实验，为了使实验结果更准确，避免取板对小球速度的干扰，选择方案1。 （3）从表格中的数据可知，长木板与水平面的倾角θ变大的过程中，钢球冲上长木板后通过的最大距离先变小后变大。 （4）若要验证猜想三，应控制小球质量相同，因此让质量相同的小球从不同高度滚下。 33．高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，高空物体具有较大的重力势能，存在巨大的安全隐患。研究性学习小组为探究重力势能大小与哪些因素有关，开展如下实验：在透明容器中装入足量细沙，将质量不同的实心铁块举高到距小桌面不同高度处由静止释放( 铁块碰到小桌面后与小桌一起运动，使桌腿陷入细沙中，用刻度尺测出桌腿进入细沙中的深度，实验记录如下： 实验组数 铁块质量 铁块离桌面的距离(h1 小桌腿进入细沙的深度h/ cm 1 m h1 1.9 2 m h2 2.9 3 2m h2 3.8 （1）释放实心铁块时，应使铁块由“静止”开始下落，其目的是　 　。 （2）实验是根据　 　来判断小球重力势能的大小。 （3）根据表中1和2组实验数据，可以得出的结论是：　 　。 （4）若三次实验撞击小桌后，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中。为了完成实验，应采取的改进措施是　 　。 【答案】（1）控制金属球起始动能为0，排除动能对实验结果的影响 （2）小桌腿进入细沙的深度 （3）物体的质量一定时，物体所处的高度越高，重力势能越大 （4）降低金属球每次实验时的高度或选择腿更长的小桌或选择质量更小的铁块 【解析】【分析】（1）根据探究目的分析解答； （2）铁块撞击小桌，小桌下陷克服阻力做功，则桌腿进入沙子的深度越大，则克服阻力做功越多，那么小球的重力势能越大； （3）根据表格数据1和2分析哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法描述结论； （4）桌腿每次都陷入沙子中，说明铁块的势能太大，可以减小铁块的势能，据此分析解答。 【解答】（1）实验探究重力势能的影响因素，必须排除动能的影响，则释放实心铁块时，应使铁块由“静止”开始下落，其目的是：控制金属球起始动能为0，排除动能对实验结果的影响。 （2）实验是根据小桌腿进入细沙的深度来判断小球重力势能的大小。 （3）根据表中1和2组实验数据可知，铁块质量相同而高度不同，可以得出的结论是：物体的质量一定时，物体所处的高度越高，重力势能越大。 （4）若三次实验撞击小桌后，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中。为了完成实验，应采取的改进措施是：降低金属球每次实验时的高度或选择腿更长的小桌或选择质量更小的铁块。 34．相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载和超速造成的。兴趣小组用小球模拟汽车作为研究对象，进行一次实验探究。如图，将一定质量的小球从一定高度的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离后停下。完成甲、乙两组实验。 （1）研究超速带来的危害时，选择甲、乙两组实验中的　 　进行比较； （2）为比较超载和超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如表所示： 小球 质量/克 高度/厘米 木块移动距离/厘米 A 10 5 10 B 20 5 18 C 30 5 29 D 10 10 38 E 10 15 86 请根据上表数据分析，超载与超速两者相比，潜在危害更大的是　 　。 （3）实验中，通过比较水平面上小木块的移动距离来判断危害程度。这种方法称为转换法，请写出可以这样转换的原因　 　。 【答案】（1）甲 （2）超速 （3）小球撞击木块，木块在水平面上移动时克服摩擦力做功。根据W=fs可知，木块移动的距离越大，克服阻力做功越多，那么说明小球的动能越大，则危害性越大。 【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验； （2）根据木块移动的距离比较动能的大小，可挑选AB，AD分别探究质量和速度对动能的影响，然后比较大小即可； （3）根据W=fs，结合能量转化的知识分析。 【解答】（1）研究超速带来的危害时，即探究动能大小与速度大小的关系时，需要控制小球的质量相同，只改变速度大小，即改变小球在斜面上的高度，故选甲组实验； （2）根据表格中A、B数据可知，当高度相同时，质量增大到原来的2倍时，木块移动的距离大于增大到原来的2倍； 根据表格中AD数据可知，当质量相同时，高度增大到原来的2倍，即速度增大到原来的2倍时，木块移动的距离是原来的4倍； 比较可知，速度对动能的影响大于质量对动能的影响； 即超载与超速两者相比，潜在危害更大的是超速。 （3）根据题意可知，小球撞击木块，木块在水平面上移动时克服摩擦力做功。根据W=fs可知，木块移动的距离越大，克服阻力做功越多，那么说明小球的动能越大，则危害性越大。 35．小科同学利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。他先将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球运动到竖直位置时，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，球A、B的质量分别为、（）。 请回答： （1）小科进行了甲、乙两组实验，是研究　 　对动能的影响。 （2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成的位置，然后都由静止释放。他这样做的主要目的是　 　。 （3）小科发现丙组木块C撞击最远，比较乙、丙实验，得出的结论是　 　。 （4）将水平桌面改成光滑平面，是否也能得出结论，请说明理由　 　。 【答案】（1）质量 （2）控制物体碰撞时的速度相同 （3）物体质量相同时，速度越大动能越大 （4）不能，木块将一直做匀速直线运动，无法比较出动能大小 【解析】【分析】（1）根据图片分析甲和乙中哪个因素不同即可； （2）小球撞击木块时的速度与它的选线与竖直方向的夹角大小有关，即夹角越大，那么速度越大； （3）根据图片分析乙和丙中哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论； （4）根据实验中动能大小的判断方法解答。 【解答】（1）根据题意可知，甲、乙两组实验中只有小球的质量不变，因此探究动能与质量的关系。 （2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成θ1的位置，然后都由静止释放，它的目的是：为了控制物体碰撞时的速度相同； （3）在乙和丙的实验中，小球的质量相同，丙中拉开的角度大，则下降后的速度大，且推动物体的距离越远，则得出的结论是：物体质量相同时，速度越大动能越大。 （4）如果将水平桌面改成光滑平面，根据牛顿第一定律，木块在水平方向上不受摩擦力，将一直做匀速直线运动，就无法通过木块滑行的距离来比较动能的大小，所以不能得出结论。 （1）甲、乙两组实验中小球的质量不变，拉开的角度相同，说明高度相同，到达最低位置的速度相同，探究动能与质量的关系，因而基于的假设是物体动能的大小可能与物体的质量有关。 （2）为了控制物体碰撞时的速度相同，所以，在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成θ1的位置，然后都由静止释放。 （3）比较乙、丙实验，质量相同，拉开的角度越大，下降后的速度越大，推动物体的距离越远，说明动能越大，故得出的结论是：物体质量相同时，速度越大动能越大。 （4）如果将水平桌面改成光滑平面，根据牛顿第一定律，木块在水平方向上不受摩擦力，将一直做匀速直线运动，就无法通过木块滑行的距离来比较动能的大小，所以不能得出结论。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2节 机械能 ( 思维导图 ) 考点一、动能 物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如:飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 （一）探究影响动能大小的因素 (1)提出问题:动能的大小与哪些因素有关? (2)猜想与假设:物体动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。 (3)设计实验与制订计划:让小车从斜面上滑下，碰到一个木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，通过木块被推动的距离大小，判断出小车动能的大小。 ①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远 ②探究动能大小与质量关系:换用质量不同小车，从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远 (4)进行实验与收集证据: ①同一小车从不同高度滑下，小车碰撞木块时的速度不同。高度越高，小车滑下时速度越大，木块被推得越远，说明物体动能的大小与物体的速度有关。 ②不同小车从同一高度滑下，小车碰撞木块时的速度相同。质量大的小车将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。 (5) 实验结论:物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 （二）在探究和理解动能大小与哪些因素有关时，应注意以下两点 (1)因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验。 (2)一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。 ( 典例分析 ) 典例1：（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　 　。 ( 举一反三 ) 变式1：（2024·绍兴模拟）如图所示小球在光滑轨道上的a点静止自由释放，在运动过程中始终没有离开轨道，关于小球的运动过程的描述，以下说法正确的是（　　） A．小球不能到达f点 B．小球越过c点时的速度为零 C．小球运动过程中动能不断增大 D．小球还能回到a点 变式2：（2022·浙江绍兴·中考真题）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）___________ 变式3：为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。 （1）实验中探究的“物体的动能”是指____ (选填字母)。 A．钢球在斜面上的动能 B．钢球撞击木块时的动能 C．木块被撞击后的动能 （2）若水平面是光滑的，　 　(选填“能”或“不能”)达到探究目的。 （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：　 　。 考点二、势能 （一）重力势能 (1)定义:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 判断一个物体是否具有重力势能，关键是看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。 若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。 (2)探究影响重力势能大小的因素的实验 实验原理 金属小球的重力势能由被金属小球所撞出的沙坑的深度和大小来表示，撞出的沙坑越深越大，表明金属小球的重力势能越大 实验过程 a.探究重力势能与高度的关系:从不同高度自由释放同一金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小； b.探究重力势能与质量的关系:从同一高度自由释放质量不同的金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小 实验现象 a.同一个金属小球，下落高度越高，金属小球所撞出的沙坑越深越大； b.下落相同的高度，质量越大的金属小球撞出的沙坑越深越大 分析现象 得出结论 a.在质量相同时，物体被举得越高，它具有的重力势能越大； b.物体被举高的高度相同，物体的质量越大，它具有的重力势能就越大 (3)物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大。 ( 典例分析 ) 典例1：某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1<h2<h3。 （1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过　 　来反映的； （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：　 　； （3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径　 　（选填：“有关”或“无关”） ( 举一反三 ) 变式1：（2024·浙江模拟）把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它沿轨道滚下先后通过轨道上b、c，再通过b，最终恰好落在d处停下如图。观察小球滚动的全过程，下列图像中有关能量随小球位置变化的大致趋势正确的是（　　） A． B． C． D． 变式2：（2024·龙港模拟）跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是 A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④ 变式3：（2024·宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。 【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？ 【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。 假设二：物体的重力势能与下落高度有关。 【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。 【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。 【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见：　 　。 序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm 1 10 10 8.5 2 10 20 9.2 3 10 30 10.4 4 20 20 11.8 5 30 20 12.6 考点三、弹性势能 (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条、压弯的杆等都是由于发生形生弹性形变而具有了弹性势能。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看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。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。例如，射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 ( 典例分析 ) 典例1：（2024·杭州模拟）如图甲所示原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个质量为m的小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距离为2l。钢球从O点运动到A点的过程中，能表示其动能Ek随运动距离s变化关系的图像是图乙中的（　　） A． B． C． D． ( 举一反三 ) 变式1：如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度），小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球的重力势能一直在减少，动能一直在增加 B．小球减少的重力势能全部转化为动能 C．弹簧的弹性势能不断增大 D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大 变式2：（2024九上·鹿城月考）小科学习了弹簧弹性势能与弹簧的形变程度有关后，还想继续探究弹性势能是否与弹簧的长度和弹簧的直径有关，并想知道哪个因素对弹性势能影响更大？于是他和同学们一起与老师讨论设计，在老师的帮助下，设计了如图所示的实验装置来进行探究。 主要实验器材：材料和粗细相同的弹簧材料（如下表），还有刻度尺、小球等。 弹簧 直径/（厘米） 弹簧长度/（厘米） 甲 1 10 乙 1 20 丙 2 10 请补充完实验步骤： ①将装置放在水平桌面上，把弹簧甲固定在A处， ②……………… 变式3：（2024·宁波模拟）小宁用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。小宁认为笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能，而弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。为了探究相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的关系，小宁利用图乙所示的实验装置进行实验。【不计小球滚动和碰撞的能量损失】 【实验步骤】：①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置； ②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离S。 ③改变小球在水平面上压缩弹簧的位置，重复实验多次。 （1）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。 （2）小宁在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验提出一个合理化的改进建议：　 　。 考点四、动能和势能的转化 （一）动能和重力势能的相互转化 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。 (1)摆锤的摆动:在摆锤向下摆动的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能:在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (2)滚摆的运动:在滚摆下降的过程中，高度越光越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；在滚摆上升的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (3)高处滚下的小球:小球在最高点运动速度是零，不具有动能，只具有重力势能； 到最低点只具有动能；之间既有动能又有重力势能。最高点开始小球在滚动过程中，重力势能转化为动能；最低点开始动能转化为重力势能。 （二）动能和弹性势能的相互转化 一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。 研究的过程 球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化 木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能 弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能 （三）机械能守恒 动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 ( 典例分析 ) 典例1：下图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 ( 举一反三 ) 变式1：（2024·瑞安模拟）篮球运球投篮温州体育中考的项目之一。小科在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是 (　　) A．篮球由a到b时，动能逐渐增大 B．篮球在b 点时的机械能最大 C．篮球在a、c两点时动能相等 D．篮球由c到d时，机械能一直减小 变式2：（2024九上·鹿城月考）下图甲中过山车从A点由发，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。回答下列问题： （1）过山车在B点时的重力势能　 　E点的动能。（选填“大于”“等于”“小于”） （2）在这个过程中，过山车的机械能大小是的　 　。（选填“变大”“不变”“变小”） 变式3：（2024·上虞模拟）如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)。小球从A点运动到O点的过程中的能量转化情况　 　。小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是　 　(选填“a” “b” “c”或“d”) ； 若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，则小球的运动状态是　 　. ( 课后巩固 ) 初中科学试卷2025年07月24日 一、填空题 1．如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在　 　点动能最大。根据图乙的能量柱状图，可知B和D的高度　 　（选填“一定”或“不一定”）相同，而且篮球在B点的机械能　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。 2．蹦极是一项极限体育运动，如图所示，A点是最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置，蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力相等，D点是能下落的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中，　 　（填“B”、“C”或“D”）点动能最大，在这个过程中，蹦极人减小的重力势能最终转化为　 　能，机械能　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）（不计空气阻力）。 3．拉升的橡皮筋具有　 　能。如图甲为“会跳的卡片”，A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把　 　（选填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片会跳起来。现将两张相同的卡片剪开相同深度的豁口，将橡皮筋固定在卡片上，如图乙、丙所示，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，小明认为乙卡片一定弹跳得更高一些，你　 　（选填“赞成”或“不赞成”）他的观点，理由是　 　。 4．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员从滑台A点下滑，仅依靠滑行，滑到与A点高度相同的B点时静止，已知运动员质量为m，A点到O点的垂直高度差为H。请回答下列问题： （1）整个过程中，动能最大的位置是　 　点（填“A”“O”或“B”），A到B点重力对运动员做功　 　（选填“＞”、“＜”或“=”）mgH； （2）若想滑到C点，小科提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在　 　（填“A”“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。 5．小明用图甲所示实验装置来探究重力势能大小与物体所处高度的关系。 （1）实验中，铁球重力势能的大小可以用　 　来反映。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h11、l2(l1>l2)， 则能得出的结论是　 　。 （3）结合图甲实验结论，发电机应安装在图乙水坝的　 　位置较为合理(选填“A”或“B”)。 6．生活中的许多规定都蕴含着科学道理，其中有些与不同形式的机械能有着密切的关系，请回答(填具体的能量形式)： （1）“禁止高空抛物”，这是因为高处的物体具有较大的　 　，易引起伤人事件。 （2）“禁止超速”，这是因为同样情况下，速度越大的物体具有的　 　越大，易引发交通事故。 二、单选题 7．如图所示，将一弹性小球沿一定角度斜抛出去，小球落地后被弹出，依次经过A点、B点、C点和D点后又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。则该弹性小球在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球在B点时机械能为零 B．小球第一次反弹后到达最高点C时动能为零 C．小球经过相同高度的A、D两点时动能相等 D．小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能 8．如图所示，农业基地的技术员正在遥控无人机给农田喷洒农药。若无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的（　　） A．重力不变 B．动能不变 C．重力势能减小 D．机械能不变 9．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小方在B点和D点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能 D．当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止 10．2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　） A．加速升空时，天舟六号机械能不变 B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失 C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的 D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变 11．某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　） A．小滑块下滑过程中机械能守恒 B．小滑块上升过程中内能不断增加 C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点 D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 12．立定跳远时的动作分解如图所示，在此过程中，运动员（　　）。 A．上升时，动能减小，势能减小 B．上升时，动能增大，势能增大 C．下落时，势能增大，动能减小 D．下落时，势能减小，动能增大 13．如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是（　　） A．小球在B点的动能等于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 14．如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是 A．小球在B点的动能大于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 15． 2024年8月，全红婵在巴黎奥运会跳水项目的完美表现引起国人关注。图①是她站在跳板上压缩跳板至最低点，随后完成②③④动作。不考虑空气阻力，下列选项中能表示全红婵从起跳到即将入水的过程中，其机械能变化的图像是 (　　) A． B． C． D． 16．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．游戏者的动能一直在增加 B．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值 C．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能 D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能 17．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，则（　　） A．t1~t2时刻小球所受合力方向一直竖直向下 B．在t1~t2间的某个时刻小球动能最大 C．在t3时刻，弹簧的弹性势能最大 D．t1~t2这段时间内，小球速度一直变大 18．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的重力势能逐渐增大 C．木块的动能不断增大 D．整个过程中，木块的机械能不变 19．2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射第45颗北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。下列说法错误的是（　　） A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能增大 B．运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的 C．北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用 D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变大，机械能守恒 20．如图，小科在荡秋千，从左侧最高点A静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C (图中未画出)，图中B与D等高。则(　　) A．点C与点 B重合 B．从A到O，减小的重力势能全部转化为动能 C．AD之间的高度差等于 DC之间的高度差 D．从A-D过程中，若在P 点没坐稳，最可能沿着方向3 掉落 21．如图是探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验图，以下说法中正确的是 A．本实验研究对象是木块B B．本实验运用了转换法和控制变量法 C．小钢球A 的质量越大，到达斜面底部的速度越大 D．水平面越光滑木块B移动越远，反映小球A的动能越大 22．2024年6月13 日，中国著名翼装飞行家张树鹏从海拔13118米起跳，以30.216公里的飞行距离刷新了翼装飞行最长距离世界纪录。他在空中加速斜向下滑行时，他的动能、重力势能变化情况分别是 A．增大 减小 B．增大 增大 C．减小 增大 D．减小 减小 23．如图所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，当滑到曲面上的P 点时，具有的重力势能为100焦，若不计空气阻力，则小球滑到底端时的机械能 A．小于100焦 B．等于100焦 C．大于100焦 D．无法确定 24．小柯将纸锥从A1处静止释放，下落至A2处，如图所示为频闪照相机拍摄到纸锥从加速到匀速下落的画面。下列关于纸锥下落过程中能量大小随时间变化的图像，正确的是 （　　） A． B． C． D． 25．篮球从A点投向C点，运动轨迹如图所示，空气阻力不可忽略且大小恒定，下列说法正确的是 A．篮球在最高点 B．时动能为零B.整个过程中篮球的机械能守恒 C．篮球在A 点的动能大于C 点的动能 D．篮球在上升过程中，重力势能转化为动能 26．中国选手陈艺文在巴黎奥运会3米跳板中荣获冠军。其跳水过程可简化为：将跳板向下压到最低点A；回弹至水平位置B时脚刚好离开跳板，此时跳板仍在上下抖动；向上运动到最高点 C；落水点位置为D。若不计空气阻力，则下列说法正确的是 A．运动到 C点时陈艺文动能不为零 B．从A 点到D 点过程中，陈艺文机械能守恒 C．从A 点到B 点过程中，陈艺文的重力势能和动能都不断增大 D．运动到B 点时，跳板的弹性势能全部转化为陈艺文的机械能 27．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射，将3名航天员送入太空。飞船经历了点火、起飞、过渡及入轨等几个阶段，下列说法正确的是（　　） A．燃气燃烧推动火箭上升，与发动机压缩冲程的能量转化相似 B．火箭竖直加速上升，重力势能转化为动能，机械能不变 C．飞船穿越大气层与大气摩擦时机械能不守恒 D．飞船利用太阳能电池翼作为能量来源，是将太阳能转化为内能 28．同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球从A点投出到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2 B．篮球在弧线1和弧线2的最高点的动能都为零 C．篮球沿着两条弧线运动，重力势能均一直增大 D．若图中两次投篮，篮球在A点投出瞬间具有相同的机械能，则篮球经弧线1到达B点时具有的机械能更小 三、实验探究题 29．为探究动能大小的影响因素，山山采用大小相同质量不同的小球利用图甲所示装置完成实验获得部分实验数据如表。（实验中忽略图钉插入橡皮泥中的摩擦力不同的影响及碰撞时的能量损耗） 实验组别 球质量/克 球释放高度/厘米 图钉起始插入深度/厘米 图钉碰撞后深度/厘米 ① 5 50 0.5 2.5 ② 15 50 0.5 6.5 ③ 20 50 0.5 8.5 ④ 5 40 0.5 2.1 （1）本实验通过　 　反映小球的动能大小。 （2）①②③组中，小球从同一高度静止释放的目的是　 　根据①②③数据可以得到的结论是　 　 （3）根据①④可以解释汽车　 　（选填“超速”或“超载”）会带来实际的危害。 （4）探究质量对动能大小的影响时，山山认为采用大小不同的小球进行实验，会导致撞击位置高低不同引起误差，秀秀认为可以采用图乙方式，假设所有图钉受到的阻力相同，然后根据所有图钉插入橡皮泥的总长度就可以比较小球动能的大小。你是否认同秀秀的观点，请说明理由　 　。 30．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟质量有关。 【进行实验】他们做了如图甲、乙、丙所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。 （1）【分析论证】分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：　 　。 （2）【实践应用】用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车　 　 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性更大的原因。 （3）【评估交流】如果换用图丁所示装置进行实验，选择合适的器材可以研究小球的动能大小与 　 　（选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）的关系。 （4）他们由此还联想到牛顿第一定律的实验，让同一小车沿同一斜面的同一高度由静止开始向下滑下，在粗糙程度不同的水平表面运动直至停止。在水平运动的整个过程中，小车在玻璃、毛巾表面克服摩擦力做功的功率分别为P1、P2，则P1　 　P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 31． 小柯在探究物体动能与哪些因素有关的实验中，让小球分别从同一斜面上由静止开始滚下，小球滚动到同一水平面时与同一木块相撞，停在图中所示位置。 （1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较　 　来比较小球的动能大小。 （2） 选择甲、乙两次实验进行比较，可以得到的结论是 　 　。 （3）小柯完成上述实验后，选用上述部分材料继续探究物体重力势能大小与质量的关系，实验设计如图1所示。 小妍认为小柯的实验设计不合理，应该设计成图2所示实验。你赞同哪位同学观点，请说明理由： 　 　。 32．小东在假期游玩期间发现在某段高速公路的下坡路段外侧设有如图所示的避险车道，当高速行驶的汽车失灵时，可进入避险车道，快速降低车速直至停止。汽车冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关?小东提出如下猜想： 猜想一：可能与汽车的质量有关。 猜想二：可能与斜坡的倾角有关。 猜想三：可能与冲上斜坡前的速度有关。 为了验证猜想，小东将一光滑弧形轨道和粗糙长木板固定在水平桌面上（如图甲），并用实心小钢球模拟汽车进行实验。 （1）避险车道设计成一个由粗糙碎石铺成的陡坡，它的避险原理是将高速行驶汽车的动能转化为　 　； （2）为了验证猜想一，小东选择了两个体积不同的小钢球进行实验，为了使实验结果更准确，上图两种方案应选择　 　（选填“方案1”或“方案2”）； （3）在验证猜想二时，小东多次改变长木板与水平面的倾角θ，让同一小钢球从弧形滑道同一位置静止释放，测出钢球冲上长木板后通过的最大距离，实验数据如表所示。据表中数据，可得出的结论是　 　； 次数 1 2 3 4 5 长木板与水平面的倾角θ 10° 30° 53° 75° 85° 钢球冲上长木板后通过的最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43 （4）若要验证猜想三，请简要写出你的实验方案：　 　。 33．高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，高空物体具有较大的重力势能，存在巨大的安全隐患。研究性学习小组为探究重力势能大小与哪些因素有关，开展如下实验：在透明容器中装入足量细沙，将质量不同的实心铁块举高到距小桌面不同高度处由静止释放( 铁块碰到小桌面后与小桌一起运动，使桌腿陷入细沙中，用刻度尺测出桌腿进入细沙中的深度，实验记录如下： 实验组数 铁块质量 铁块离桌面的距离(h1 小桌腿进入细沙的深度h/ cm 1 m h1 1.9 2 m h2 2.9 3 2m h2 3.8 （1）释放实心铁块时，应使铁块由“静止”开始下落，其目的是　 　。 （2）实验是根据　 　来判断小球重力势能的大小。 （3）根据表中1和2组实验数据，可以得出的结论是：　 　。 （4）若三次实验撞击小桌后，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中。为了完成实验，应采取的改进措施是　 　。 34．相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载和超速造成的。兴趣小组用小球模拟汽车作为研究对象，进行一次实验探究。如图，将一定质量的小球从一定高度的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离后停下。完成甲、乙两组实验。 （1）研究超速带来的危害时，选择甲、乙两组实验中的　 　进行比较； （2）为比较超载和超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如表所示： 小球 质量/克 高度/厘米 木块移动距离/厘米 A 10 5 10 B 20 5 18 C 30 5 29 D 10 10 38 E 10 15 86 请根据上表数据分析，超载与超速两者相比，潜在危害更大的是　 　。 （3）实验中，通过比较水平面上小木块的移动距离来判断危害程度。这种方法称为转换法，请写出可以这样转换的原因　 　。 35．小科同学利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。他先将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球运动到竖直位置时，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，球A、B的质量分别为、（）。 请回答： （1）小科进行了甲、乙两组实验，是研究　 　对动能的影响。 （2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成的位置，然后都由静止释放。他这样做的主要目的是　 　。 （3）小科发现丙组木块C撞击最远，比较乙、丙实验，得出的结论是　 　。 （4）将水平桌面改成光滑平面，是否也能得出结论，请说明理由　 　。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$