11.4 动能和势能（高效培优讲义）物理沪粤版2024九年级上册

第十一章 功与机械能 11.4动能和势能 【题型导航】 重难题型讲解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型一 能量…………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型二 动能及其影响因素…………………………………………………………………………………………………………………………………2 题型三 重力势能及其影响因素……………………………………………………………………………………………………………………………… 5 题型四 弹性势能及其影响因素…………………………………………………………………………………………………………………………… 7 题型五 机械能的转化…………………………………………………………………………………………………………………………………… 9 能力培优练…………………………………………………………………………………………………………………………...................………………… 12 链接中考 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 17 【重难题型讲解】 题型一 能量 1.能量的概念 如上图所示，发生形变的跳板、被拉开的弓、举高的重锤、流动的水，都能对其他物体做功。物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。 2.功和能的关系 总结：功是能量变化的量度，物体能够对外做功，是因为物体具有能量，物体具有的能量越多，能够做的功就越多。 3.能量的单位 能的单位就是功的单位，在国际单位制中，功的单位是焦（J），能的单位也是焦（J）。 【典例1-1】关于能的概念，下面的叙述正确的是（　　） A．正在飞行的子弹，可以做功，所以具有能 B．树上挂着的苹果，因为没有做功，所以不具有能 C．运动的物体具有能，静止的物体不具有能 D．苹果下落过程中重力对它做了功，它的势能和动能都减小 【答案】A 【详解】A．物体能够对外做功就具有能。空中飞行的子弹具有动能和重力势能，能够做功，具有能，故A正确； B．树上挂着的苹果虽然没有做功，但有做功的本领，所以具有能，故B错误； C．运动的物体具有动能，静止的物体如果被举高具有重力势能，故C错误； D．苹果下落过程中（质量不变）重力对它做了功，它的高度变小，故重力势能变小；因速度变大，故动能变大，故D错误。 故选A。 【典例1-2】下列著名物理学家中，用其名字命名为能量单位的是（    ） A．牛顿 B．瓦特 C．焦耳 D．欧姆 【答案】C 【详解】A．牛顿是力的单位，故A不符合题意； B．瓦特是功率的电位，故B不符合题意； C．焦耳是功和能量的单位，故C符合题意； D．欧姆是电阻的单位，故D不符合题意。 故选C。 【典例1-3】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。 跟踪训练1 下列物理的单位，不是以科学家的名字命名的是（　　） A．能量 B．功率 C．密度 D．压强 【答案】C 【详解】A．在国际单位制中，能量的单位是焦耳，是以科学家的名字命名的，故A不符合题意； B．功率的单位是瓦特，是以科学家的名字命名的，故B不符合题意； C．密度的单位是千克每立方米，不是以科学家的名字命名的，故C符合题意； D．压强的单位是帕斯卡，是以科学家的名字命名的，故D不符合题意。 故选C。 跟踪训练2为探究“阻力对物体运动的影响”，在小车上固定速度传感器来采集速度的变化情况，如甲图所示。在水平桌面依次铺上毛巾、棉布、木板，将小车从斜面同一位置由静止下滑，三次实验的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．为防止小车滑落，实验前应将毛巾铺在水平桌面上来调试小车释放的高度 B．三次实验，木板面对小车的摩擦阻力所做的功最多 C．实验说明小车所受的阻力越小，速度减小得越慢 D．实验说明小车运动要靠力来维持 【答案】C 【详解】A．为防止小车滑落，应该选择阻力最小的接触面，故需要选择将木板铺在水平桌面上调试小车释放的高度，若在木板接触面上，小车不会滑落，则在棉布、毛巾的接触面上，小车更不会滑落，故A错误； B．将小车从斜面同一位置由静止下滑，相同的重力势能转化为小车的动能，而小车在不同的接触面上滑行时，则将相同的动能转化为相同的内能，故B错误； C．实验说明小车所受的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动得距离越远，推测小车不受阻力时，小车的速度的不变小，小车将一直做匀速直线运动，故C正确； D．小车不受阻力时，小车的速度不变小，小车将一直做匀速直线运动，说明小车运动不需要力来维持，故D错误。 故选C。 跟踪训练3如图是现在比较流行的一种玩具回力车。让车轮触地往后退，放手后车子就能自动地前进。往后退得越多，松手后前进得也就越远。这是由于车子往后退的过程中，手对车内的弹簧片 使其被拧紧，从而具有了能。当放手时，弹簧片对车子做功，并将其储存的能量转化成车子前进的 能。 【答案】 做功 动 【详解】[1]车子往后退的过程中，手对车内的弹簧片做功，车内的弹簧片被拧紧，发生了弹性形变，具有了弹性势能。 [2]放手后，弹簧恢复弹性形变，弹性势能变小，同时对车子做功，车子具有了动能。所以弹性势能转化为动能。 题型二 动能及其影响因素 1.动能的概念 运动的球、流动的水和空气等都能对其他物体做功，说明运动着的物体具有能。物体由于运动具有的能叫做动能。 2.动能的大小与哪些因素有关 猜想：动能的大小可能与物体的质量和运动速度的大小有关 （1）实验：探究动能的大小与物体速度大小的关系 实验方法：控制变量法 转换法 结论：质量相同时，速度大的物体能做的功多，表明它具有的动能大。 （2）实验：探究动能大小与其质量的关系 方法：控制变量法 转换法 结论：速度相同时，质量大的物体能做的功多，表明它具有的动能大。 总结：通过以上实验知道：物体的动能跟质量和速度有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大。 拓展：转换法是指用纸盒滑行的距离反映小球动能的大小。 3.比较动能的大小 动能的大小与质量和速度有关，在比较动能大小时要同时考虑这两个因素，可以在相同速度比较质量，或者相同质量比较速度。 【典例2-1】质量相等的甲、乙两个物体从同一斜面的同一高度处由静止自由下滑到底端，每隔相等时间曝光一次得到的频闪照片如图所示。下列说法正确的是（    ） A．两物体下滑的平均速度相等 B．两物体到达斜面底端时的动能相等 C．乙物体所受的重力做的功更多 D．乙物体所受的重力做功更快 【答案】D 【详解】A．由图知，甲物体是4个时间间隔，乙物体是2个时间间隔，所以甲物体与乙球物体运动的时间之比为4︰2即2︰1，运动的路程相同，根据可知，平均速度之比为1︰2，故A错误； B．甲、乙物体的质量相同，到达底端时，甲的速度小于乙的速度，所以甲的动能小于乙的动能，故B错误； C．甲、乙的质量相同，根据G=mg可知，重力相同，下落的高度相同，由W=Gh可知，两物体所受的重力做的功一样多，故C错误； D．乙运动的速度大，甲、乙的质量相同，根据G=mg可知，重力相同，根据 可知，乙的重力做功快，故D正确。 故选D。 【典例2-2】某实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关； (1)在同一段高速公路，小明发现对小型客车限速120km/h，而对大型货车限速却是90km/h，由此可以猜想动能大小可能与 有关；在校园里对车辆限速低至5km/h，由此可以猜想，动能大小可能与 有关； (2)如图所示，用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）由静止开始滚下，分别测出木块B被撞击后移动的距离，结果是s3＞s1＞s2，实验中是通过木块移动的距离反映 （选填“木块”或“钢球”）的动能大小； (3)对比甲、乙两图可得出的结论是： ； (4)该小组同学在实验中发现，当小钢球在一定高度释放时，往往会将木块撞出木板右端，对此现象，请你写出一条改进措施： 。 【答案】(1) 质量 速度 (2)钢球 (3)质量一定时，速度越大，动能越大 (4)可以换用质量更小的小球/降低释放小球的高度/增大木块的质量 【详解】（1）[1]对小型客车限速120km/h，而对大型货车限速却是90km/h，小客车与大货车的质量不同，限速不同，说明动能大小可能与物体质量有关。 [2]在校园里对车辆限速低至5km/h，同一物体，质量不变时，对速度有要求，说明动能与速度有关。 （2）钢球的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越远，故实验中，通过看得见的木块移动的距离大小来反映看不见的钢球动能大小，用到了转换法。 （3）对比甲、乙两图，钢球的质量相同，而滚下的高度不同，到达水平面的速度不同，探究动能与速度的关系，由木块移动的距离可得：质量一定时，速度越大，动能越大。 （4）当小钢球在一定高度释放时，往往会将木块撞出木板右端，说明钢球动能太大，可以换用质量更小的小球（或降低释放小球的高度，或增大木块的质量）。 【典例2-3】小明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”。他将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，会与静止在水平轨道上的木块C发生碰撞，碰撞后木块都会在水平轨道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。 (1)在开始探究前，小明将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均 （选填“相同”或“不同”），且与小球的质量无关； (2)小明通过甲、乙所示的探究过程，他观察到B球能将木块C撞得更远，经过思考可得出结论：小球的动能大小与 有关； (3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：当质量相同时，物体的速度 ，动能越大； (4)如果水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； (5)在小球撞击木块C以后，如果木块C受到的力突然全部消失，C将做 运动。 【答案】(1)相同 (2)质量 (3) 小于 越大 (4)不能 (5)匀速直线 【详解】（1）小球A、B质量不同，将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置，则小球通过相同距离，需要的时间相同，所以两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均相同，则速度大小与小球的质量无关。 （2）比较甲乙，将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止释放，则小球撞击木块C时的速度相同，乙中B小球质量较大，B球能将木块C撞得更远，说明小球的动能大小与质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。 （3）[1][2]如图乙、丙所示，，则图乙中小球B到达竖直位置时的速度小于图丙中小球B到达竖直位置时的速度。小球质量相同，图丙中木块C滑行得更远些，可得：当质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 （4）根据转换法，实验中通过木块C滑行距离反映小球动能大小。如果水平面绝对光滑，则木块C被撞击后将做匀速直线运动，不会停下，就无法通过木块C滑行距离比较小球动能大小，不能完成本实验。 （5）根据牛顿第一定律，在小球撞击木块C以后，木块C具有一定速度，如果木块C受到的力突然全部消失，根据牛顿第一定律可知，木块C的运动状态将保持不变，所以C将做匀速直线运动。 跟踪训练1近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤用如图所示的钢球来模拟汽车超速、超载带来的危害，已知钢球的质量 ，分别让钢球从一定高度（ hA=hC ＞hB）静止滚下，撞击水平面上的木块。 (1)实验过程中，研究的是 （选填“钢球”或“木块”）的动能大小； (2)通过观察木块被钢球撞击后距离来判断钢球的动能，这种研究问题的物理方法叫 ； (3)比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害； (4)甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、f2，则f1 f2（填“>”“=”或“<”，下同），该过程中A、B两球克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2。 【答案】(1)钢球 (2)转换法 (3)甲、丙 (4) = ＞ 【详解】（1）由题意可知，实验中通过观察木块被撞击后运动的距离，来研究钢球动能的大小，木块被撞得越远，则说明钢球的动能越大。 （2）由于钢球动能的大小不容易直接测量和观察，通过观察木块被钢球撞击后距离来判断钢球的动能，木块被撞得越远，则说明钢球的动能越大，这是转换法的应用。 （3）比较甲、丙，物体的质量不同，而下滑的高度相同，运动到水平时速度大小相同，质量大的小球推动木块滑行的距离大，故物体速度相同时，质量越大，动能越大，物体越不容易停下来，可以模拟超载带来的危害。 （4）[1][2]由图可知，甲图中钢球下落高度更高，钢球的重力势能更大，更多的重力势能转化为动能，所以甲图中钢球在刚到达水平面时的速度更大，木块被撞击后运动的距离更远，即sA＞sB。甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受滑动摩擦力分别为f1、f2，因为在同种接触面上，压力不变时，滑动摩擦力大小不变，故f1=f2，根据做功的公式W=fs，可知W1＞W2。 跟踪训练2如图是某物体运动的s-t图像，由图像可知该物体在 动能最大（选填“0-t1”，“t1-t2”，或t2-t3”），0-t1时间内该物体速度 （选填“变大”，“不变”，或“变小”） 【答案】 t2-t3 不变 【详解】[1][2]由图可知，0-t1时间内该物体做匀速直线运动，速度保持不变；t1-t2时，物体静止不动；t2-t3时，物体做匀速直线运动，t2-t3时图像倾斜程度较大，则t2-t3时间内物体的速度较大，物体的质量不变，所以，物体在t2-t3时间内动能最大。 题型三 重力势能及其影响因素 1.重力势能的概念 被举高的物体能对别的物体做功，这说明被举高的物体具有能。物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。 2.重力势能的大小与哪些因素有关 猜想：重力势能的大小可能与物体的质量和高度有关 实验：探究重力势能的大小与哪些因素有关 实验方法：控制变量法 转换法 大量事实和实验研究表明：物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。 拓展：转换法是指用小木桩被打入沙中的深度反映物体重力势能的大小。 3.比较重力势能的大小 重力势能的大小与质量和高度有关，在比较重力势能大小时要同时考虑这两个因素，可以在相同高度比较质量，或者相同质量比较高度。 【典例3-1】高空抛物危害大，民法典规定，高空抛物造成他人伤害的，需承担法律查任。高空抛物的破坏程度与什么因素有关呢？实验小组根据生活中经验，猜想高空抛物的破坏程度可能与物体的质量、下落高度有关。利用细沙、质量不同的小球、刻度尺进行模拟实验，并设计了如下表所示的实验数据记录表格： 实验序号 1 2 3 4 5 质量 ★ 小球陷入沙坑的深度 (1)表格中，★的内容为 ； (2)实验时，通过比较 反映高空抛物的破坏程度； (3)要探究高空抛物的破坏程度与物体下落高度的关系，应进行的实验操作是 。 【答案】(1)下落高度 (2)小球陷入沙坑的深度 (3)使用同一小球，分别从不同的高度自由下落 【详解】（1）高空抛物的破坏程度可能与物体的质量、下落高度有关，故表格中，★的内容为下落高度。 （2）该实验运用转换法，通过比较小球陷入沙坑的深度反映高空抛物的破坏程度。 （3）要探究高空抛物的蓝环程度与物体下落高度的关系，根据控制变量法，要控制质量相同，应进行的实验操作是使用同一小球，分别从不同的高度自由下落。 【典例3-2】东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（    ）    A．海豚跃出海面减速上升过程，动能不变 B．海豚跃起到最高点时，重力势能最大 C．海豚从高处落回海面过程，重力势能不变 D．海豚在海面下加速下潜过程，动能变小 【答案】B 【详解】A．海豚跃出海面减速上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，故A错误； B．海豚跃起到最高点时，质量不变，高度最大，重力势能最大，故B正确； C．海豚从高处落回海面过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故C错误； D．海豚在海面下加速下潜过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故D错误。 故选B。 【典例3-3】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、B、C、D时，那么在哪一点时，此物体的重力势能最大（　　） A．在A点 B．在B点 C．在C点 D．在D点 【答案】B 【详解】从等高线图标出的海拔高度可知，B点的海拔最高。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点时的重力势能最大，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 跟踪训练1小泉在研学时发现，强夯机（如图a所示）在打夯时，将地面砸出的深坑。小组的同学们设计了图b所示的“模拟打桩”实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。已知物体质量m甲= m乙，实验时，让物体从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。 (1)甲、乙、丙都由静止释放，目的是控制物体的初始动能为 J；木桩下端做得尖，是为了增大 ，方便打入沙中； (2)由图b可判断：物体 （选填“甲”“乙”或“丙”）释放前的重力势能最小，甲和丙质量的关系是m甲 m丙。 (3)通过图b中A、B两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：物体质量相同，下落的 越大，具有的重力势能越大；由图b中B、C两木桩被打入沙中的深度相同，物体乙、丙 能力相同。 【答案】(1) 0 压强 (2) 甲 < (3) 高度 做功 【详解】（1）[1]静止释放，是为了控制各个物体释放时的动能相同，都为0J。 [2]木桩的下端削成尖形，是为了在压力一定时，减小受力面积来增大压强的。 （2）[1]物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小；由图知，木桩A下陷深度最浅，物体甲释放前的重力势能最小。 [2]比较A、C两木桩可知，木桩C下陷深度较深，说明重力势能较大，两物体下落高度相同，说明丙物体的质量较大。 （3）[1][2]由木桩A、B可知，物体质量m甲=m乙，物体乙下落高度较高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，由此得出质量相同，落下的位置越高，重力势能越大；比较B、C两木桩可知，下陷深度相同，重力势能相同，物体乙、丙做功相同。 跟踪训练2在水平地面上铺一张纸，将两个完全相同的皮球表面涂黑，使其分别从不同高度自由落下，在纸上留下如图所示的黑色圆斑、，下列说法正确的是（　　） A．刚接触纸面时两球速度相同 B．刚接触纸面时两球重力势能不同 C．留下圆斑的过程中，皮球的动能全部转化为重力势能 D．皮球从较高位置下落形成圆斑 【答案】D 【详解】A．将两个完全相同的皮球分别从不同高度自由落下，高度不同，到达纸面时的速度是不同的，故A错误； B．刚接触纸面时，两球的重力相同，高度相同，重力势能相同，故B错误； C．留下圆斑的过程中，皮球对纸面做功，皮球的一部分机械能转化为其他形式的能量，所以皮球的动能没有全部转化为重力势能，故C错误； D．在质量相同的情况下，高度越高，重力势能越大，转变成的弹性势能大，球的形变大。圆斑就越大，所以皮球从较高位置下落形成圆斑B，故D正确。 故选D。 跟踪训练3如图所示，在2025年春节联欢晚会上，机器人手持手绢欢快地扭秧歌。抛出的手绢在加速下落过程中（　　） A．重力势能不变 B．重力势能转化为动能 C．动能减小 D．重力势能变大 【答案】B 【详解】手绢加速下落的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大。所以重力势能转化为动能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 题型四 弹性势能及其影响因素 1.弹性势能的概念 拉紧的弓、变形的撑竿也都能做功，这说明发生弹性形变的物体也具有能。物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 重力势能和弹性势能统称为势能。 2.弹性势能的大小与哪些因素有关 总结：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。 拓展：①物体形变分为弹性形变和塑性形变。当物体在力的作用下发生形变，撤去外力时，物体能恢复原状，此形变为弹性形变；若撤去外力，物体不能恢复原状则为塑性形变。 ②物体弹性势能的大小与物体本身特性和弹性形变有关。 【典例4-1】1．如图为撑杆跳运动员跃过横杆前的一个情景。下列说法中正确的是（   ） A．杆的形状改变是因为受到力的作用 B．杆对人没有力的作用 C．杆所发生的形变为塑性形变 D．人在上升时，杆的弹性势能逐渐增大 【答案】A 【详解】A．力可以改变物体的运动状态和形状，人对杆的力改变了物体的形状，故A正确； B．物体间力的作用是相互的，故杆对人也有力的作用，故B错误； C．杆所发生的形变，撤去外力后能恢复原来的形状，故是弹性形变，故C错误； D．人在上升时，杆的弹性形变程度减小，弹性势能逐渐减小，故D错误。 故选A。 【典例4-2】小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 (1)为验证其猜想是否正确，他设计了如图所示的实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将同一个弹簧压缩 （填“相同”或“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，分析比较木块 ，从而比较弹性势能的大小，这种比较弹性势能的物理方法称为 。 (2)若水平面绝对光滑，本实验将 （填“能”或“不能”）达到探究目的。为什么？ 。 (3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了。你认为小明的观点是 （填“正确”或“不正确”）的。 【答案】(1) 不同 被推动的距离 转换法 (2) 不能 见解析 (3)不正确 【详解】（1）[1][2][3]实验中要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；观察木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小，木块移动的距离越大，说明弹簧的弹性势能越大，用到转换法。 （2）[1][2]若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。 （3）小球推动木块移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能，而不是机械能消失了，故小明的观点是不正确的。 【典例4-3】关于势能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．弹簧的势能一定比橡皮筋的势能大 B．甲物体比乙物体举得高，甲物体就一定比乙物体势能大 C．钟表上的发条被拧得越紧，势能就越大 D．跳伞运动员匀速下落，势能不变 【答案】C 【详解】A．发生弹性形变的物体，形变量越大，弹性势能越大，弹簧的弹性势能不一定比橡皮筋的弹性势能大，故A错误； B．重力势能与质量和高度两个因素有关，不能单独从高度上判断重力势能的大小，故B错误； C．钟表上的发条拧得越紧，形变量越大，弹性势能越大，故C正确； D．跳伞运动员匀速下落，高度减小，质量不变，势能减小，故D错误。 故选C。 跟踪训练1 早在战国时期，弩（如图）就已经得到了普遍应用。下列有关能量的说法不正确的是（　　） A．射手将弓拉弯时，弓发生弹性形变从而储存了弹性势能 B．松手后，恢复原状的弓对箭做功，使箭获得动能 C．该过程中弓的弹性势能转化为箭的动能 D．箭在离开弓的瞬间动能最小 【答案】D 【详解】A．根据弹性势能的定义，发生弹性形变的物体由于弹力的相互作用而具有势能，射手将弓拉弯时，弓发生弹性形变，所以储存了弹性势能，故A正确，不符合题意； B．松手后，弓要恢复原状，对箭施加力的作用，使箭在力的方向上移动一段距离，即弓对箭做功，箭由静止变为运动，获得了动能，故B正确，不符合题意； C．在整个过程中，弓的弹性势能减少，箭的动能增加，是弓的弹性势能转化为箭的动能，故C正确，不符合题意； D．箭在离开弓的瞬间，此时弓的弹性势能全部转化为箭的动能，箭的速度达到最大，所以动能最大，而不是最小，故D错误，符合题意。 故选D。 跟踪训练2如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下， 罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的 ，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动， 此时罐子的重力势能会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 弹性势能 增大 【详解】[1]金属罐不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时，金属罐先由慢到快、后又由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，金属罐的动能和橡皮筋的弹性势能增大；下面一段滚动主要是重力势能和金属罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增大。 [2]滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的质量不变，高度增大，其重力势能增大。 跟踪训练3如图展示了一个弹弓模型，忽略空气阻力，通过拉伸橡皮筋后，能够将模拟小鸟瞄准目标进行发射。 (1)用A点表示小鸟，请在方框中画出小鸟在位置B点的受力示意图； (2)弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能 ；发射后离开橡皮筋的模拟小鸟上升到最高点的过程中机械能 （选填“变小”  “变大”或“不变”）； (3)某同学思考橡皮筋的弹性势能除了与橡皮筋的伸长量、材料有关，与橡皮筋自身长度、粗细是否有关呢？生活经验告诉我们水平飞出速度越大，飞行的水平距离越远，现有弹珠和弹弓一个、相同材质但粗细不同的橡皮筋若干条、剪刀、刻度尺等，请写出实验步骤并设计实验表格完成探究“橡皮筋的弹性势能与橡皮筋粗细的关系”这一实验。 实验步骤： ； 设计实验表格： 。 【答案】(1) (2) 变大 不变 (3) 见解析 见解析 【详解】（1）离开橡皮筋后，忽略空气阻力的情况下，小鸟只受重力，重力的方向总是竖直向下的，如图所示： （2）[1][2]弹性势能的大小是随着橡皮筋的伸长量的增大而增大的，因此弹性势能变大；由于忽略空气阻力，仅受重力的情况下，小鸟在空中的机械能守恒。 （3）[1]实验步骤： ①选取3条相同材质、相同长度粗细不同的橡皮筋； ②将较细的橡皮筋其安装在弹弓上，将弹弓拉到一定长度后将弹珠沿水平方向弹出，用刻度尺测量弹珠弹射的水平距离并记录； ③换一条较粗的橡皮筋，将弹弓拉到相同长度后将弹珠沿水平方向弹出，测量并记录弹珠弹射的水平距离； ④换一条最粗的橡皮筋，将弹弓拉到相同长度后将弹珠沿水平方向弹出，测量并记录弹珠弹射的水平距离。 [2]如表所示： 实验序号 橡皮筋的粗细程度 弹射水平距离/m 1 细 2 较粗 3 最粗 题型五 机械能的转化 1.机械能的概念 在许多情况下，物体既有动能，又具有势能。例如：在空中飞行的飞机既有动能，又具有重力势能；又如，摆球在摆动时，同样既有动能，又有重力势能。物体的动能和势能统称为机械能。 2.动能和势能的相互转化 如图，探究摆球的动能与势能的转化，将小球拉到点A处，然后释放。仔细观察小球摆动的情况，比较小球在点A、B和中间点C的势能和动能的情况。 总结：物体具有的动能与势能是可以相互转化的。 3.机械能守恒 摆球实验中，我们看到，摆球每次上升达到的高度都比前一次要低些，这是什么原因呢？ 原来，这是由于存在空气阻力的作用，使摆球每次上升的高度和到达最低处的速度都逐渐减小，这说明摆球的机械能减少了。 总结：物体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，机械能会减少。 拓展：当没有摩擦等阻力时，机械能不变，即机械能守恒。 【典例5-1】《清明上河图》记录了中国十二世纪北宋都城汴京（今河南开封）的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况。下图为《清明上河图》中荡秋千的场景，下列判断中正确的是（    ） A．运动到最高点时，人的动能为零、重力势能最大 B．运动到最低点时，人的动能最大、人的惯性最大 C．运动到最低点时，人对秋千的压力大于秋千对人的支持力 D．荡秋千的整个过程中，人的机械能总和保持不变 【答案】A 【详解】A．运动到最高点时，人的质量不变，速度为零，动能为零；质量不变，高度最大，所以重力势能最大，故A正确； B．惯性的唯一衡量标准是质量。运动到最低点时，人的质量不变，速度最大，动能最大；此时人的质量不变，惯性大小不变，故B错误； C．运动到最低点时，此时人对秋千的压力和秋千对人的支持力是一对相互作用力，因此大小相等，故C错误； D．在荡秋千的整个过程中，由于存在阻力，克服阻力做功，机械能变小，故D错误。 故选A。 【典例5-2】如图所示，蹦极者此刻正从O点由静止开始蹦极，a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，b点是蹦极者合力为零的位置，c点是蹦极者下降的最低点。不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　） A．a→b弹性绳的弹性势能转化为蹦极者的机械能 B．a→b蹦极者的机械能保持不变 C．a→c蹦极者减少的重力势能和动能等于绳增大的弹性势能 D．a→c弹性绳的弹性势能先增大后减小 【答案】C 【详解】A．从a点到b点，蹦极者的高度变小，重力势能逐渐减小，动能和弹性势能逐渐增大，所以极者的重力势能转化为弹性绳的弹性势能和蹦极者的动能，故A错误； B．从a点到b点，蹦极者的下落的过程中，弹性绳发生了弹性形变，蹦极者的机械能转化为弹性绳的弹性势能，蹦极者的机械能是在减小的，故B错误； C．蹦极者自跳下至点时只受重力的作用，处于加速下落过程，动能不断增大，从a至b点弹性绳逐渐变长，蹦极者受到竖直向上的弹力小于蹦极者的重力，蹦极者仍加速向下运动，b点速度达到最大，动能达到最大值，从b点到c点，蹦极者的受到竖直向上的弹力大于蹦极者的重力，蹦极者减速向下运动，到达c点的动能为0，重力势能最小，机械能最小，弹性势能最大。因此，a→c蹦极者减少的重力势能和动能等于绳增大的弹性势能，故C正确； D．a→c弹性绳的长度一直被拉伸，弹性绳的弹性势能一直在增大，故D错误。 故选C。 【典例5-3】如图所示，是嫦娥五号返回器圆满完成月球采样任务，返回过程中采用“打水漂”式降落的示意图，这个过程返回器无动力。返回器在a点进入大气层，在b点又跃出大气层进入真空层，在c点再次返回大气层，最后在d点张开降落伞落回地面。在这一过程中，下列说法中正确的是（　　） A．返回器在a点的机械能等于在b点的机械能 B．返回器在b点的机械能大于在c点的机械能 C．返回器从b点运动到c点的过程中动能先减小后增大 D．返回器从c点运动到d点时机械能不变 【答案】C 【详解】A．返回器在a点进入大气层，运动过程中受到空气阻力，克服阻力做功，机械能减小，所以在a点的机械能大于在b点的机械能，故A错误； B．返回器在b点跃出大气层进入真空层，从b点到c点的过程中，没有空气阻力，机械能守恒，即返回器在b点的机械能等于在c点的机械能，故B错误； C．返回器从b点运动到c点的过程中，在跃出大气层上升时，高度增加，速度减小，动能减小；在下降进入大气层前，高度减小，速度增大，动能增大，所以动能先减小后增大，故C正确； D．返回器从c点运动到d点时，再次进入大气层，受到空气阻力，克服阻力做功，机械能减小，故D错误。 故选C。 跟踪训练1 如图所示，将悬挂在天花板的小球拉到A点后松手，小球从A点下落到B点，又从B点上升到C点。不忽略空气阻力和摩擦，关于此过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从A点到B点过程中，动能减小，重力势能增大 B．小球从B点到C点过程中，重力势能增大，动能转化为重力势能 C．图中A点的高度低于C点的高度 D．小球在A点的机械能等于小球在C点的机械能 【答案】B 【详解】A．小球从A点到B点过程中，速度增大，高度减小，质量不变，则动能增大，重力势能减小，故A错误； B．小球从B到C点过程中，速度减小，高度增大，质量不变，则动能减小，重力势能增大，动能主要转化为重力势能，故B正确； CD．从A到C的过程中，不忽略空气阻力和摩擦，则机械能有小部分转化内能，所以A点的机械能大于C点的机械能，两处动能均为零，故A点的重力势能大于C点的重力势能，则A点的高度高于C点的高度，故CD错误。 故选B。 跟踪训练2如图是蹦极游戏的示意图，游戏者从高处O点开始下落，A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者第一次下落所能到达的最低位置。下列说法正确的是（    ） A．游戏者由O点向A点下落的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 B．游戏者由O点向A点下落的过程，人的重力势能逐渐转化为其动能 C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳的弹性势能转化为人的机械能 D．游戏者由B点回弹再上升的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 【答案】B 【详解】A．游戏者由O点向A点下落的过程，绳没有发生弹性形变，绳的弹性势能为零，不是人的机械能转化为绳的弹性势能，故A错误； B．游戏者由O点向A点下落的过程，高度逐渐降低，速度逐渐增大，人的重力势能减小，人的重力势能逐渐转化为其动能，故B正确； C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳子弹性形变从零逐渐增大，弹性势能逐渐增大，人的机械能转化为绳的弹性势能，故C错误； D．游戏者由B点回弹再上升的过程，绳子弹性形变逐渐减小，绳的弹性势能逐渐减小，绳的弹性势能转化为人的机械能，故D错误。 故选B。 能力培优练 一、单选题 1．如图所示，为某同学从滑梯顶端加速滑到底端时的情景，则在整个下滑过程中，下列说法错误的是（　　）    A．动能增大 B．重力势能减少 C．机械能不变 D．机械能减少 【答案】C 【详解】某同学从滑梯顶端加速滑到底端时，质量不变，速度增大，动能变大；质量不变，高度变小，重力势能变小；由于克服摩擦做功，会有一部分机械能转化为内能，因此机械能会减小，故ABD正确，不符合题意，C错误，符合题意。 故选C。 2．2014年8月南京成功举办了“青奥会”，如图四项运动包含了一些物理知识，下列描述错误的是（　　） A．跳水运动员在空中下落的过程中，既有动能也有重力势能 B．足球运动员脚对球的作用力和球对脚的作用力是一对相互作用力 C．举重运动员将杠铃举在空中静止时，他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡 D．篮球运动员抛出的篮球在撞击篮板过程中，发生了弹性形变，具有弹性势能 【答案】C 【详解】A．跳水运动员在空中下落的过程中，由于运动具有动能，由于在空中而具有重力势能，故A正确，不符合题意； B．足球运动员对球的作用力和球对运动员的力是一对相互作用力，故B正确，不符合题意； C．举重运动员将杠铃举在空中静止时，他受到的重力和地面对他的支持力不相互平衡，因为他受到的重力加上杠铃重力在大小上才等于地面对他的支持力，故C错误，符合题意； D．篮球运动员抛出的篮球在撞击篮板过程中，发生了弹性形变，具有弹性势能，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．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、B、C、D时，那么在哪一点时，此物体的重力势能最大（　　） A．在A点 B．在B点 C．在C点 D．在D点 【答案】B 【详解】从等高线图标出的海拔高度可知，B点的海拔最高。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点时的重力势能最大，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 4．科普活动中，老师为同学们表演了一个“自动爬坡”实验，惊艳了全场。该实验如下：将一个用轻质泡沫做成的圆环，轻轻放在一个斜坡上，结果发现圆环不但没有滚下，反而加速滚上了斜坡。揭秘后才发现，这是一个内部镶嵌了一个小铁块的圆环，在圆环加速滚上斜坡的过程中，下列说法正确的是（　　） A．圆环的动能增大，重力势能减小 B．圆环的动能减小，重力势能减小 C．圆环的动能增大，重力势能增大 D．圆环的动能减小，重力势能增大 【答案】A 【详解】在圆环加速滚上斜坡的过程中，圆环的质量不变，速度变大，动能增大；质量不变，重心变低，高度变小，重力势能减小。 故选A。 5．东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（    ）    A．海豚跃出海面减速上升过程，动能不变 B．海豚跃起到最高点时，重力势能最大 C．海豚从高处落回海面过程，重力势能不变 D．海豚在海面下加速下潜过程，动能变小 【答案】B 【详解】A．海豚跃出海面减速上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，故A错误； B．海豚跃起到最高点时，质量不变，高度最大，重力势能最大，故B正确； C．海豚从高处落回海面过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故C错误； D．海豚在海面下加速下潜过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故D错误。 故选B。 6．滑雪运动是一项既有趣又对身体有益的活动，图甲中滑雪者从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是滑雪者在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，下列说法正确的是（　　） A．全过程滑雪者的动能在E点时最大 B．全过程滑雪者的重力势能一直在减小 C．B点重力势能的大小等于E点动能的大小 D．全过程滑雪者的机械能保持不变 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，全过程滑雪者的动能在C点时最大，故A错误； B．滑雪者质量不变，从B点到C点，高度降低，重力势能减小，从C点到D点，高度升高，重力势能增大，从D点到E点，高度降低，重力势能减小，故B错误； C．由图乙可知，B点重力势能大于E点重力势能，故C正确； D．在这个过程中，由于存在摩擦等阻力，滑雪者的机械能会有部分转化为内能，机械能减小，故D错误。 故选C。 7．开学返校途中，好学的小强对路上看到的现象进行思考，其中分析正确的是（　　） A．货车匀速上坡时，车辆机械能不守恒 B．小汽车在公路上匀速转弯时，车子受力平衡 C．大货车安装很多轮了，可以增大受力面积从而增加地面之间的摩擦 D．高速公路上车辆不能超速，是因为车辆超速后惯性变大不易停下 【答案】A 【详解】A．货车匀速上坡时，速度、质量不变，高度增加，所以动能不变，重力势能变大，车辆机械能变大，故A正确； B．小汽车在公路上匀速转弯时，运动的方向发生了变化，运动状态发生了改变，受非平衡力作用，故B错误； C．摩擦力的大小与接触面积大小无关，增加轮胎数目是为了增大受力面积，在压力一定时，减小对路面的压强，故C错误； D．高速公路上车辆不能超速，是因为质量一定时，速度越快，动能越大，停下来越困难，惯性大小只与质量有关，与速度无关，故D错误。 故选A。 8．如图所示在水平台面上，一弹簧左端固定，右端连接一金属球，O点是弹簧保持原长时金属球的位置。开始时用力推金属球压缩弹簧到A位置，释放金属球，B是金属球能到达的最右端，AO>OB，金属球从A位置滑到B位置的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的个数是（　　） ①弹簧对金属球弹力最大的位置在A点 ②金属球速度最快的位置一定在AO之间 ③金属球在从A位置滑到B位置的过程中机械能不变 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 【答案】C 【详解】从A到B，因为AO>OB，说明此过程存在摩擦力；①②③金属滑块从A运动到O的过程中，因弹簧处于压缩状态而对滑块有水平向右的弹力；开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，此时弹性形变最大，弹力最大；开始时，弹力大于摩擦力，滑块做加速运动；当弹力等于摩擦力时，滑块的速度最大；继续运动到O的过程中，弹力小于摩擦力，滑块做减速运动；滑块从O运动到B的过程中，因弹簧处于伸长状态而对滑块有水平向左的弹力，则滑块的速度不断减小，所以速度最大点在AO之间，而由于摩擦力的存在，滑块和弹簧整个过程机械能逐渐减小，故①②正确，③错误；故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9．科技带来的优势非常明显，在农业领域，用普通无人机代替人工喷洒农药，可以大大提高喷洒的效率。假定无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行，下列说法正确的是（　　） A．喷洒农药的过程中，无人机重力势能不变 B．喷洒农药的过程中，无人机动能不变 C．喷洒农药的过程中，无人机重力势能增大 D．喷洒农药的过程中，无人机机械能减小 【答案】D 【详解】AC．已知重力势能的大小与物体的质量及物体所处的高度有关，由于无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行，所以无人机所处高度不变，质量减小，其重力势能减小，故AC错误； B．已知动能的大小与物体的质量及物体的速度有关，由于无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行，所以无人机的速度不变，质量减小，其动能减小，故B错误； D．物体的动能和势能统称为机械能，由于无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行，无人机的速度及所处高度都不变，因为无人机质量的减小，其动能减小，重力势能减小，两者的和也减小，所以无人机的机械能减小，故D正确。 故选D。 10．“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A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。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．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能增加 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 【答案】C 【详解】A．弹性绳在A点的弹性形变最大，故弹性绳的弹性势能在A点时最大，故A错误； B．到达B点时速度最大，此时弹力和重力相等，说明B点时弹性绳有形变，不是原长位置，故B错误； C．人从A到B的过程中，人的质量不变，速度由0变为最大，所以动能在增加；人的高度不断升高，所以重力势能也在增加，故C正确； D．人从A到C的过程中，人的质量不变，高度在升高，所以重力势能在增加；但速度在B点时最大，C点为最高点，速度为0，故速度是先变大，后变小，所以动能也是先变大，后变小，故D错误。 故选C。 二、多选题 11．如图所示，从相同高度静止释放甲、乙两个质量不同的小球（），经过相同的时间同时落地，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．释放瞬间甲球的重力势能等于乙球 B．甲球在P点的动能小于在Q点的动能 C．从释放到落地，甲球重力做的功等于乙球 D．从释放到落地，甲球重力做功的功率大于乙球 【答案】BD 【详解】A．甲、乙两个小球从相同高度静止释放，且，释放瞬间甲球的重力势能大于乙球的重力势能，故A错误； B．甲球在P点的速度小于在Q点的速度，因此甲球在P点的动能小于在Q点的动能，故B正确； C．小球的重力做功为，因为，，所以甲球重力做的功大于乙球，故C错误； D．从释放到落地，甲球重力做的功大于乙球，经过相同的时间同时落地，由可知甲球重力做功的功率大于乙球，故D正确。 故选BD。 12．如图所示，一小球从A点沿水平桌面运动并滚落，其运动轨迹如虚线所示，、两点等高，为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在C点和点的机械能相等 B．小球在点和点的机械能相等 C．从点到点的过程中，动能转化为重力势能 D．从点到点的过程中，重力势能转化为动能 【答案】BCD 【详解】A．小球从C点运动到F点的过程，由于小球与地面发生碰撞，且上升的最高点E点低于B点，机械能有损失，小球在C点的机械能大于在F点的机械能，故A错误； BD．小球从E点到F点过程中，小球的质量不变，速度变大，高度减小，则小球的重力势能转化为动能，又因为不计空气阻力，所以机械能守恒，故BD正确； C．从D点到E点的过程中，小球的质量不变，速度变小，高度增大，则小球的动能转化为重力势能，故C正确。 故选BCD。 三、实验题 13．探究“物体动能跟哪些因素有关”实验中，让质量不同的小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块。 （1）实验中所探究物体的动能是指 （选填“小球A”或“木块B”）的动能； （2）由图中的 两次实验，可以看出高度h越高，小球运动到水平面时速度越大，木块被撞得越远，这反映出物体的动能与物体的 有关； （3）由甲、丙两次实验可知，物体质量越大，动能越 ，若水平面绝对光滑，本实验 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； （4）在上述甲、乙实验中，木块被撞击后最终在木板表面静止，木块两次克服摩擦力做功分别为和，则两者的大小关系 。 【答案】 小球A 甲、乙 速度 大 不能 【详解】（1）[1]小球下落到水平面时，因为具有动能才能撞击木块，故实验中探究的是指小球A在水平面的动能。 （2）[2][3]实验中让同一钢球从不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，把木块推得越远，则钢球对木块做的功多，钢球的动能大，说明了物体的动能与物体的速度有关，图甲、乙符合题意。 （3）[4]由甲、丙两次实验中，小球滚下的高度相同，速度相同，质量越大，推动木块移动的距离越远，动能越大。 [5]若水平面光滑，由牛顿第一定律可知，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通过木块移动的距离来判定动能的大小，不能完成本实验。 （4）[6]在上述甲、乙实验中，木块B对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，受到的摩擦力不变，甲中木块移动的距离远，根据可知，甲中木块克服摩擦所做的功多，即 14．如图展示了一个弹弓模型，忽略空气阻力，通过拉伸橡皮筋后，能够将模拟小鸟瞄准目标进行发射。 (1)用A点表示小鸟，请在方框中画出小鸟在位置B点的受力示意图； (2)弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能 ；发射后离开橡皮筋的模拟小鸟上升到最高点的过程中机械能 （选填“变小”  “变大”或“不变”）； (3)某同学思考橡皮筋的弹性势能除了与橡皮筋的伸长量、材料有关，与橡皮筋自身长度、粗细是否有关呢？生活经验告诉我们水平飞出速度越大，飞行的水平距离越远，现有弹珠和弹弓一个、相同材质但粗细不同的橡皮筋若干条、剪刀、刻度尺等，请写出实验步骤并设计实验表格完成探究“橡皮筋的弹性势能与橡皮筋粗细的关系”这一实验。 实验步骤： ； 设计实验表格： 。 【答案】(1) (2) 变大 不变 (3) 见解析 见解析 【详解】（1）离开橡皮筋后，忽略空气阻力的情况下，小鸟只受重力，重力的方向总是竖直向下的，如图所示： （2）[1][2]弹性势能的大小是随着橡皮筋的伸长量的增大而增大的，因此弹性势能变大；由于忽略空气阻力，仅受重力的情况下，小鸟在空中的机械能守恒。 （3）[1]实验步骤： ①选取3条相同材质、相同长度粗细不同的橡皮筋； ②将较细的橡皮筋其安装在弹弓上，将弹弓拉到一定长度后将弹珠沿水平方向弹出，用刻度尺测量弹珠弹射的水平距离并记录； ③换一条较粗的橡皮筋，将弹弓拉到相同长度后将弹珠沿水平方向弹出，测量并记录弹珠弹射的水平距离； ④换一条最粗的橡皮筋，将弹弓拉到相同长度后将弹珠沿水平方向弹出，测量并记录弹珠弹射的水平距离。 [2]如表所示： 实验序号 橡皮筋的粗细程度 弹射水平距离/m 1 细 2 较粗 3 最粗 15．如图所示，某实验小组在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，将同一小车从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)本实验所探究物体的动能是指 （选填“小车”或“木块”）的动能； (2)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是质量相同的物体，速度越大，动能 ； (3)分析比较 两次实验，可探究出的结论是速度相同的物体，质量越大，动能越大； (4)小组的小亮设计了图丁、戊所示的装置探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2>h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小。请你判断小亮的做法 （选填“合理”或“不合理”），理由是 。 【答案】(1)小车 (2)越大 (3)甲、丙 (4) 不合理 没有控制水平面的粗糙程度相同 【详解】（1）根据题意可知，实验中探究小车的动能，即小车撞击木块时的动能的大小。 （2）分析比较甲、乙两次实验，小车的质量不变，到达水平面的速度不同，甲图中小车到达水平面的速度较大，木块被撞击时运动的距离较大，动能较大，可以得到质量相同的物体，速度越大，动能越大。 （3）探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，质量不同，故需要对比甲、丙两次实验；根据实验数据可知，速度相同的物体，质量越大，动能越大。 （4）[1][2]用图丁、戊所示的装置探究动能的大小与速度的关系，应改变小球撞击木块前的速度，控制其它因素相同，而实验中没有控制水平面的粗糙程度相同，不能保证运动的距离越远，做功越多，动能越大，故这种方法是不合理的。 链接中考 1．（2025·广西·中考真题）如图所示，驮着货物匀速上山过程中的智能机器狗（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．重力势能减小 【答案】C 【详解】智能机器狗驮着货物匀速上山过程中，质量不变，速度不变，则动能不变；高度升高，则重力势能增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．（2025·江苏扬州·中考真题）为防止“天降冰凌”产生危害，将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放，除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中（   ） A．只受重力作用 B．速度始终不变 C．一直处于平衡状态 D．机械能不断减小 【答案】D 【详解】A．除冰环下滑时不仅受重力，还受斜拉索的支持力和摩擦力作用，故A不符合题意； B．速度始终不变意味着做匀速直线运动，但除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放，从静止开始加速，速度不是一成不变的，故B不符合题意； C．平衡状态指物体处于静止或者匀速直线运动状态，但除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放后速度逐渐变化，不满足平衡状态条件，故C不符合题意； D．由于斜拉索对除冰环的摩擦力做负功或碰撞损耗，部分机械能会转化为内能，导致机械能减小，故D符合题意。 故选D。 3．（2025·河南·中考真题）(多选）为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图，在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时，水的重力势能转化为电能 B．上水库放水时，流下的水的重力势能减小 C．放水发电时，发电机是利用电磁感应工作的 D．放水发电时，水的机械能全部转化为了电能 【答案】BC 【详解】A．蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的重力势能，故A错误； B．上水库放水时，流下的水的高度降低，重力势能减小，故B正确； C．发电时，发电机将水的动能转化为电能，是利用电磁感应的原理工作的，故C正确； D．在能量转化过程中，总存在一定的能量损耗，所以放水发电时不可能将水的机械能全部转化为电能，故D错误。 故选BC。 4．（2025·安徽·中考真题）网球比赛中，高速飞行的网球撞击球拍使球拍发生形变，如图所示，则在球拍恢复原状的过程中，球拍的弹性势能转化为网球的 。 【答案】动能 【详解】在球拍恢复原状的过程中，球拍的形变程度减小，弹性势能减小，网球的速度增加，则动能变大，球拍的弹性势能转化为网球的动能。 5．（2025·江苏扬州·中考真题）如图是《天工开物》记载的我国古人磨面的场景。水从高处流下来， 能转化为 能，冲击水轮机带动石磨转动。石磨接触面粗糙，是为了增大 。 【答案】 重力势 动 摩擦力 【详解】[1][2]水从高处流下，质量不变，高度变小，重力势能变小；速度增大，动能变大，重力势能转化为动能。 [3]石磨接触面粗糙，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。 试卷第1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 功与机械能 11.4动能和势能 【题型导航】 重难题型讲解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型一 能量…………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型二 动能及其影响因素…………………………………………………………………………………………………………………………………2 题型三 重力势能及其影响因素……………………………………………………………………………………………………………………………… 5 题型四 弹性势能及其影响因素…………………………………………………………………………………………………………………………… 7 题型五 机械能的转化…………………………………………………………………………………………………………………………………… 9 能力培优练…………………………………………………………………………………………………………………………...................………………… 12 链接中考 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 17 【重难题型讲解】 题型一 能量 1.能量的概念 如上图所示，发生形变的跳板、被拉开的弓、举高的重锤、流动的水，都能对其他物体做功。物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。 2.功和能的关系 总结：功是能量变化的量度，物体能够对外做功，是因为物体具有能量，物体具有的能量越多，能够做的功就越多。 3.能量的单位 能的单位就是功的单位，在国际单位制中，功的单位是焦（J），能的单位也是焦（J）。 【典例1-1】关于能的概念，下面的叙述正确的是（　　） A．正在飞行的子弹，可以做功，所以具有能 B．树上挂着的苹果，因为没有做功，所以不具有能 C．运动的物体具有能，静止的物体不具有能 D．苹果下落过程中重力对它做了功，它的势能和动能都减小 【典例1-2】下列著名物理学家中，用其名字命名为能量单位的是（    ） A．牛顿 B．瓦特 C．焦耳 D．欧姆 【典例1-3】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 跟踪训练1 下列物理的单位，不是以科学家的名字命名的是（　　） A．能量 B．功率 C．密度 D．压强 跟踪训练2为探究“阻力对物体运动的影响”，在小车上固定速度传感器来采集速度的变化情况，如甲图所示。在水平桌面依次铺上毛巾、棉布、木板，将小车从斜面同一位置由静止下滑，三次实验的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．为防止小车滑落，实验前应将毛巾铺在水平桌面上来调试小车释放的高度 B．三次实验，木板面对小车的摩擦阻力所做的功最多 C．实验说明小车所受的阻力越小，速度减小得越慢 D．实验说明小车运动要靠力来维持 跟踪训练3如图是现在比较流行的一种玩具回力车。让车轮触地往后退，放手后车子就能自动地前进。往后退得越多，松手后前进得也就越远。这是由于车子往后退的过程中，手对车内的弹簧片 使其被拧紧，从而具有了能。当放手时，弹簧片对车子做功，并将其储存的能量转化成车子前进的 能。 题型二 动能及其影响因素 1.动能的概念 运动的球、流动的水和空气等都能对其他物体做功，说明运动着的物体具有能。物体由于运动具有的能叫做动能。 2.动能的大小与哪些因素有关 猜想：动能的大小可能与物体的质量和运动速度的大小有关 （1）实验：探究动能的大小与物体速度大小的关系 实验方法：控制变量法 转换法 结论：质量相同时，速度大的物体能做的功多，表明它具有的动能大。 （2）实验：探究动能大小与其质量的关系 方法：控制变量法 转换法 结论：速度相同时，质量大的物体能做的功多，表明它具有的动能大。 总结：通过以上实验知道：物体的动能跟质量和速度有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大。 拓展：转换法是指用纸盒滑行的距离反映小球动能的大小。 3.比较动能的大小 动能的大小与质量和速度有关，在比较动能大小时要同时考虑这两个因素，可以在相同速度比较质量，或者相同质量比较速度。 【典例2-1】质量相等的甲、乙两个物体从同一斜面的同一高度处由静止自由下滑到底端，每隔相等时间曝光一次得到的频闪照片如图所示。下列说法正确的是（    ） A．两物体下滑的平均速度相等 B．两物体到达斜面底端时的动能相等 C．乙物体所受的重力做的功更多 D．乙物体所受的重力做功更快 【典例2-2】某实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关； (1)在同一段高速公路，小明发现对小型客车限速120km/h，而对大型货车限速却是90km/h，由此可以猜想动能大小可能与 有关；在校园里对车辆限速低至5km/h，由此可以猜想，动能大小可能与 有关； (2)如图所示，用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）由静止开始滚下，分别测出木块B被撞击后移动的距离，结果是s3＞s1＞s2，实验中是通过木块移动的距离反映 （选填“木块”或“钢球”）的动能大小； (3)对比甲、乙两图可得出的结论是： ； (4)该小组同学在实验中发现，当小钢球在一定高度释放时，往往会将木块撞出木板右端，对此现象，请你写出一条改进措施： 。 【典例2-3】小明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”。他将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，会与静止在水平轨道上的木块C发生碰撞，碰撞后木块都会在水平轨道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。 (1)在开始探究前，小明将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均 （选填“相同”或“不同”），且与小球的质量无关； (2)小明通过甲、乙所示的探究过程，他观察到B球能将木块C撞得更远，经过思考可得出结论：小球的动能大小与 有关； (3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：当质量相同时，物体的速度 ，动能越大； (4)如果水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成本实验； (5)在小球撞击木块C以后，如果木块C受到的力突然全部消失，C将做 运动。 跟踪训练1近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤用如图所示的钢球来模拟汽车超速、超载带来的危害，已知钢球的质量 ，分别让钢球从一定高度（ hA=hC ＞hB）静止滚下，撞击水平面上的木块。 (1)实验过程中，研究的是 （选填“钢球”或“木块”）的动能大小； (2)通过观察木块被钢球撞击后距离来判断钢球的动能，这种研究问题的物理方法叫 ； (3)比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害； (4)甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、f2，则f1 f2（填“>”“=”或“<”，下同），该过程中A、B两球克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2。 跟踪训练2如图是某物体运动的s-t图像，由图像可知该物体在 动能最大（选填“0-t1”，“t1-t2”，或t2-t3”），0-t1时间内该物体速度 （选填“变大”，“不变”，或“变小”） 题型三 重力势能及其影响因素 1.重力势能的概念 被举高的物体能对别的物体做功，这说明被举高的物体具有能。物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。 2.重力势能的大小与哪些因素有关 猜想：重力势能的大小可能与物体的质量和高度有关 实验：探究重力势能的大小与哪些因素有关 实验方法：控制变量法 转换法 大量事实和实验研究表明：物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。 拓展：转换法是指用小木桩被打入沙中的深度反映物体重力势能的大小。 3.比较重力势能的大小 重力势能的大小与质量和高度有关，在比较重力势能大小时要同时考虑这两个因素，可以在相同高度比较质量，或者相同质量比较高度。 【典例3-1】高空抛物危害大，民法典规定，高空抛物造成他人伤害的，需承担法律查任。高空抛物的破坏程度与什么因素有关呢？实验小组根据生活中经验，猜想高空抛物的破坏程度可能与物体的质量、下落高度有关。利用细沙、质量不同的小球、刻度尺进行模拟实验，并设计了如下表所示的实验数据记录表格： 实验序号 1 2 3 4 5 质量 ★ 小球陷入沙坑的深度 (1)表格中，★的内容为 ； (2)实验时，通过比较 反映高空抛物的破坏程度； (3)要探究高空抛物的破坏程度与物体下落高度的关系，应进行的实验操作是 。 【典例3-2】东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（    ）    A．海豚跃出海面减速上升过程，动能不变 B．海豚跃起到最高点时，重力势能最大 C．海豚从高处落回海面过程，重力势能不变 D．海豚在海面下加速下潜过程，动能变小 【典例3-3】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、B、C、D时，那么在哪一点时，此物体的重力势能最大（　　） A．在A点 B．在B点 C．在C点 D．在D点 跟踪训练1小泉在研学时发现，强夯机（如图a所示）在打夯时，将地面砸出的深坑。小组的同学们设计了图b所示的“模拟打桩”实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。已知物体质量m甲= m乙，实验时，让物体从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。 (1)甲、乙、丙都由静止释放，目的是控制物体的初始动能为 J；木桩下端做得尖，是为了增大 ，方便打入沙中； (2)由图b可判断：物体 （选填“甲”“乙”或“丙”）释放前的重力势能最小，甲和丙质量的关系是m甲 m丙。 (3)通过图b中A、B两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：物体质量相同，下落的 越大，具有的重力势能越大；由图b中B、C两木桩被打入沙中的深度相同，物体乙、丙 能力相同。 跟踪训练2在水平地面上铺一张纸，将两个完全相同的皮球表面涂黑，使其分别从不同高度自由落下，在纸上留下如图所示的黑色圆斑、，下列说法正确的是（　　） A．刚接触纸面时两球速度相同 B．刚接触纸面时两球重力势能不同 C．留下圆斑的过程中，皮球的动能全部转化为重力势能 D．皮球从较高位置下落形成圆斑 跟踪训练3如图所示，在2025年春节联欢晚会上，机器人手持手绢欢快地扭秧歌。抛出的手绢在加速下落过程中（　　） A．重力势能不变 B．重力势能转化为动能 C．动能减小 D．重力势能变大 题型四 弹性势能及其影响因素 1.弹性势能的概念 拉紧的弓、变形的撑竿也都能做功，这说明发生弹性形变的物体也具有能。物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 重力势能和弹性势能统称为势能。 2.弹性势能的大小与哪些因素有关 总结：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。 拓展：①物体形变分为弹性形变和塑性形变。当物体在力的作用下发生形变，撤去外力时，物体能恢复原状，此形变为弹性形变；若撤去外力，物体不能恢复原状则为塑性形变。 ②物体弹性势能的大小与物体本身特性和弹性形变有关。 【典例4-1】1．如图为撑杆跳运动员跃过横杆前的一个情景。下列说法中正确的是（   ） A．杆的形状改变是因为受到力的作用 B．杆对人没有力的作用 C．杆所发生的形变为塑性形变 D．人在上升时，杆的弹性势能逐渐增大 【典例4-2】小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 (1)为验证其猜想是否正确，他设计了如图所示的实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将同一个弹簧压缩 （填“相同”或“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，分析比较木块 ，从而比较弹性势能的大小，这种比较弹性势能的物理方法称为 。 (2)若水平面绝对光滑，本实验将 （填“能”或“不能”）达到探究目的。为什么？ 。 (3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了。你认为小明的观点是 （填“正确”或“不正确”）的。 【典例4-3】关于势能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．弹簧的势能一定比橡皮筋的势能大 B．甲物体比乙物体举得高，甲物体就一定比乙物体势能大 C．钟表上的发条被拧得越紧，势能就越大 D．跳伞运动员匀速下落，势能不变 跟踪训练1 早在战国时期，弩（如图）就已经得到了普遍应用。下列有关能量的说法不正确的是（　　） A．射手将弓拉弯时，弓发生弹性形变从而储存了弹性势能 B．松手后，恢复原状的弓对箭做功，使箭获得动能 C．该过程中弓的弹性势能转化为箭的动能 D．箭在离开弓的瞬间动能最小 跟踪训练2如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下， 罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的 ，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动， 此时罐子的重力势能会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 跟踪训练3如图展示了一个弹弓模型，忽略空气阻力，通过拉伸橡皮筋后，能够将模拟小鸟瞄准目标进行发射。 (1)用A点表示小鸟，请在方框中画出小鸟在位置B点的受力示意图； (2)弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能 ；发射后离开橡皮筋的模拟小鸟上升到最高点的过程中机械能 （选填“变小”  “变大”或“不变”）； (3)某同学思考橡皮筋的弹性势能除了与橡皮筋的伸长量、材料有关，与橡皮筋自身长度、粗细是否有关呢？生活经验告诉我们水平飞出速度越大，飞行的水平距离越远，现有弹珠和弹弓一个、相同材质但粗细不同的橡皮筋若干条、剪刀、刻度尺等，请写出实验步骤并设计实验表格完成探究“橡皮筋的弹性势能与橡皮筋粗细的关系”这一实验。 实验步骤： ； 设计实验表格： 。 题型五 机械能的转化 1.机械能的概念 在许多情况下，物体既有动能，又具有势能。例如：在空中飞行的飞机既有动能，又具有重力势能；又如，摆球在摆动时，同样既有动能，又有重力势能。物体的动能和势能统称为机械能。 2.动能和势能的相互转化 如图，探究摆球的动能与势能的转化，将小球拉到点A处，然后释放。仔细观察小球摆动的情况，比较小球在点A、B和中间点C的势能和动能的情况。 总结：物体具有的动能与势能是可以相互转化的。 3.机械能守恒 摆球实验中，我们看到，摆球每次上升达到的高度都比前一次要低些，这是什么原因呢？ 原来，这是由于存在空气阻力的作用，使摆球每次上升的高度和到达最低处的速度都逐渐减小，这说明摆球的机械能减少了。 总结：物体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，机械能会减少。 拓展：当没有摩擦等阻力时，机械能不变，即机械能守恒。 【典例5-1】《清明上河图》记录了中国十二世纪北宋都城汴京（今河南开封）的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况。下图为《清明上河图》中荡秋千的场景，下列判断中正确的是（    ） A．运动到最高点时，人的动能为零、重力势能最大 B．运动到最低点时，人的动能最大、人的惯性最大 C．运动到最低点时，人对秋千的压力大于秋千对人的支持力 D．荡秋千的整个过程中，人的机械能总和保持不变 【典例5-2】如图所示，蹦极者此刻正从O点由静止开始蹦极，a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，b点是蹦极者合力为零的位置，c点是蹦极者下降的最低点。不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　） A．a→b弹性绳的弹性势能转化为蹦极者的机械能 B．a→b蹦极者的机械能保持不变 C．a→c蹦极者减少的重力势能和动能等于绳增大的弹性势能 D．a→c弹性绳的弹性势能先增大后减小 【典例5-3】如图所示，是嫦娥五号返回器圆满完成月球采样任务，返回过程中采用“打水漂”式降落的示意图，这个过程返回器无动力。返回器在a点进入大气层，在b点又跃出大气层进入真空层，在c点再次返回大气层，最后在d点张开降落伞落回地面。在这一过程中，下列说法中正确的是（　　） A．返回器在a点的机械能等于在b点的机械能 B．返回器在b点的机械能大于在c点的机械能 C．返回器从b点运动到c点的过程中动能先减小后增大 D．返回器从c点运动到d点时机械能不变 跟踪训练1 如图所示，将悬挂在天花板的小球拉到A点后松手，小球从A点下落到B点，又从B点上升到C点。不忽略空气阻力和摩擦，关于此过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从A点到B点过程中，动能减小，重力势能增大 B．小球从B点到C点过程中，重力势能增大，动能转化为重力势能 C．图中A点的高度低于C点的高度 D．小球在A点的机械能等于小球在C点的机械能 跟踪训练2如图是蹦极游戏的示意图，游戏者从高处O点开始下落，A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者第一次下落所能到达的最低位置。下列说法正确的是（    ） A．游戏者由O点向A点下落的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 B．游戏者由O点向A点下落的过程，人的重力势能逐渐转化为其动能 C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳的弹性势能转化为人的机械能 D．游戏者由B点回弹再上升的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 能力培优练 一、单选题 1．如图所示，为某同学从滑梯顶端加速滑到底端时的情景，则在整个下滑过程中，下列说法错误的是（　　）    A．动能增大 B．重力势能减少 C．机械能不变 D．机械能减少 2．2014年8月南京成功举办了“青奥会”，如图四项运动包含了一些物理知识，下列描述错误的是（　　） A．跳水运动员在空中下落的过程中，既有动能也有重力势能 B．足球运动员脚对球的作用力和球对脚的作用力是一对相互作用力 C．举重运动员将杠铃举在空中静止时，他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡 D．篮球运动员抛出的篮球在撞击篮板过程中，发生了弹性形变，具有弹性势能 3．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、B、C、D时，那么在哪一点时，此物体的重力势能最大（　　） A．在A点 B．在B点 C．在C点 D．在D点 4．科普活动中，老师为同学们表演了一个“自动爬坡”实验，惊艳了全场。该实验如下：将一个用轻质泡沫做成的圆环，轻轻放在一个斜坡上，结果发现圆环不但没有滚下，反而加速滚上了斜坡。揭秘后才发现，这是一个内部镶嵌了一个小铁块的圆环，在圆环加速滚上斜坡的过程中，下列说法正确的是（　　） A．圆环的动能增大，重力势能减小 B．圆环的动能减小，重力势能减小 C．圆环的动能增大，重力势能增大 D．圆环的动能减小，重力势能增大 5．东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（    ）    A．海豚跃出海面减速上升过程，动能不变 B．海豚跃起到最高点时，重力势能最大 C．海豚从高处落回海面过程，重力势能不变 D．海豚在海面下加速下潜过程，动能变小 6．滑雪运动是一项既有趣又对身体有益的活动，图甲中滑雪者从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是滑雪者在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，下列说法正确的是（　　） A．全过程滑雪者的动能在E点时最大 B．全过程滑雪者的重力势能一直在减小 C．B点重力势能的大小等于E点动能的大小 D．全过程滑雪者的机械能保持不变 7．开学返校途中，好学的小强对路上看到的现象进行思考，其中分析正确的是（　　） A．货车匀速上坡时，车辆机械能不守恒 B．小汽车在公路上匀速转弯时，车子受力平衡 C．大货车安装很多轮了，可以增大受力面积从而增加地面之间的摩擦 D．高速公路上车辆不能超速，是因为车辆超速后惯性变大不易停下 8．如图所示在水平台面上，一弹簧左端固定，右端连接一金属球，O点是弹簧保持原长时金属球的位置。开始时用力推金属球压缩弹簧到A位置，释放金属球，B是金属球能到达的最右端，AO>OB，金属球从A位置滑到B位置的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的个数是（　　） ①弹簧对金属球弹力最大的位置在A点 ②金属球速度最快的位置一定在AO之间 ③金属球在从A位置滑到B位置的过程中机械能不变 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 9．科技带来的优势非常明显，在农业领域，用普通无人机代替人工喷洒农药，可以大大提高喷洒的效率。假定无人机在喷洒农药的过程中是在同一高度匀速飞行，下列说法正确的是（　　） A．喷洒农药的过程中，无人机重力势能不变 B．喷洒农药的过程中，无人机动能不变 C．喷洒农药的过程中，无人机重力势能增大 D．喷洒农药的过程中，无人机机械能减小 10．“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A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。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．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能增加 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 二、多选题 11．如图所示，从相同高度静止释放甲、乙两个质量不同的小球（），经过相同的时间同时落地，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．释放瞬间甲球的重力势能等于乙球 B．甲球在P点的动能小于在Q点的动能 C．从释放到落地，甲球重力做的功等于乙球 D．从释放到落地，甲球重力做功的功率大于乙球 12．如图所示，一小球从A点沿水平桌面运动并滚落，其运动轨迹如虚线所示，、两点等高，为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在C点和点的机械能相等 B．小球在点和点的机械能相等 C．从点到点的过程中，动能转化为重力势能 D．从点到点的过程中，重力势能转化为动能 三、实验题 13．探究“物体动能跟哪些因素有关”实验中，让质量不同的小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块。 （1）实验中所探究物体的动能是指 （选填“小球A”或“木块B”）的动能； （2）由图中的 两次实验，可以看出高度h越高，小球运动到水平面时速度越大，木块被撞得越远，这反映出物体的动能与物体的 有关； （3）由甲、丙两次实验可知，物体质量越大，动能越 ，若水平面绝对光滑，本实验 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； （4）在上述甲、乙实验中，木块被撞击后最终在木板表面静止，木块两次克服摩擦力做功分别为和，则两者的大小关系 。 14．如图展示了一个弹弓模型，忽略空气阻力，通过拉伸橡皮筋后，能够将模拟小鸟瞄准目标进行发射。 (1)用A点表示小鸟，请在方框中画出小鸟在位置B点的受力示意图； (2)弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能 ；发射后离开橡皮筋的模拟小鸟上升到最高点的过程中机械能 （选填“变小”  “变大”或“不变”）； (3)某同学思考橡皮筋的弹性势能除了与橡皮筋的伸长量、材料有关，与橡皮筋自身长度、粗细是否有关呢？生活经验告诉我们水平飞出速度越大，飞行的水平距离越远，现有弹珠和弹弓一个、相同材质但粗细不同的橡皮筋若干条、剪刀、刻度尺等，请写出实验步骤并设计实验表格完成探究“橡皮筋的弹性势能与橡皮筋粗细的关系”这一实验。 实验步骤： ； 设计实验表格： 。 15．如图所示，某实验小组在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，将同一小车从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)本实验所探究物体的动能是指 （选填“小车”或“木块”）的动能； (2)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是质量相同的物体，速度越大，动能 ； (3)分析比较 两次实验，可探究出的结论是速度相同的物体，质量越大，动能越大； (4)小组的小亮设计了图丁、戊所示的装置探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2>h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小。请你判断小亮的做法 （选填“合理”或“不合理”），理由是 。 链接中考 1．（2025·广西·中考真题）如图所示，驮着货物匀速上山过程中的智能机器狗（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．重力势能减小 2．（2025·江苏扬州·中考真题）为防止“天降冰凌”产生危害，将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放，除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中（   ） A．只受重力作用 B．速度始终不变 C．一直处于平衡状态 D．机械能不断减小 3．（2025·河南·中考真题）（多选）为构建新型能源体系，河南省已建成多个抽水蓄能电站。如图，在用电低谷时，用电将水从下水库抽至上水库蓄能；在用电高峰期，上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时，水的重力势能转化为电能 B．上水库放水时，流下的水的重力势能减小 C．放水发电时，发电机是利用电磁感应工作的 D．放水发电时，水的机械能全部转化为了电能 4．（2025·安徽·中考真题）网球比赛中，高速飞行的网球撞击球拍使球拍发生形变，如图所示，则在球拍恢复原状的过程中，球拍的弹性势能转化为网球的 。 5．（2025·江苏扬州·中考真题）如图是《天工开物》记载的我国古人磨面的场景。水从高处流下来， 能转化为 能，冲击水轮机带动石磨转动。石磨接触面粗糙，是为了增大 。 试卷第1页 学科网（北京）股份有限公司 $$