第三节 动能和势能（高效培优讲义）物理沪科版2024八年级全一册

第3节 动能和势能 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量 1 题型2 探究影响动能动能大小的因素 2 题型3 重力势能、弹性势能 2 【能力培优练】 4 【链接中考】 25 【重难题型讲解】 题型1 能量 1．定义：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称为“能”。 2．物体能够做的功越多，表示这个物体能量越大。 3．物理意义：能量是表示物体做功本领大小的物理量。 4．单位：焦耳，简称焦，符号J。 【典例1-1】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 【典例1-2】叙述功和能的关系时有以下几种说法，哪一种是正确的（  ） A．物体具有的能量越大，做的功越多 B．具有能量的物体一定做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体不做功就没有能 跟踪训练1下列关于能的叙述中，都正确的一组是（　　） ①一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 ②一个物体没有做功，它一定不具有能量 ③一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 ④运动的物体具有能，静止的物体没有能 ⑤物体具有的能量越多，做的功越多 ⑥物体具有的能越多，它能做的功就越多 A．①⑥ B．①②⑤ C．④⑤⑥ D．①③⑥ 跟踪训练2关于能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．速度大的物体动能一定大 B．静止的物体没有机械能 C．质量一定的物体，速度越大，动能越大 D．没有做功的物体不具有能量 题型2 探究影响动能大小的因素 1．定义：物体由于运动而具有的能。一切运动的物体都具有动能。 实验：探究物体动能的大小跟那些因素有关 实验方法： （1）控制变量法：①质量一定，动能大小与速度的关系；②质量一定，动能大小与质量的关系 （2）转换法： 小球动能的大小不能直接显示，可以通过木块被撞击后移动距离的远近来反映，木块被推得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能越越大。 实验器材：质量不同的钢球、表面光滑的斜面、木块。 实验步骤： （1）当探究动能大小与速度的关系时，控制质量一定，改变速度大小。将同一个小球，从不同高度由静止自由释放，到达水平面时速度不同，动能不同。 （2）探究动能大小与质量的关系时，控制速度大小一定，改变质量。将质量不同的钢球从光滑斜面的同一高度由静止自由释放，下滑到水平面时速度相同。 实验结论：物体动能的大小跟速度和质量有关。质量相同的物体，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。 交流讨论：将质量不同小球从同一斜面不同高度由静止释放，不能探究速度大小跟动能大小的关系，原因是没有控制物体质量相同；也不能探究质量大小跟动能大小的关系，原因是没有控制速度大小相同。 【典例2-1】探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置如图所示。关于该实验说法不正确的是（　　） A．实验通过木块儿被推动距离的远近，反映小球动能大小 B．实验研究的是木块的动能大小 C．小球由斜面滚下，重力势能转化为动能 D．相同条件下，小球质量越大动能越大 【典例2-2】如图所示是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，下列说法正确的是（　　） A．图中是探究木块被小球撞击时的动能 B．图中两次实验可以模拟汽车超速带来的危害 C．木块滑行时克服摩擦做的功不同，但所受摩擦力相同 D．两次实验钢球具有的重力势能大小相同 跟踪训练1用如图器材探究动能大小与哪些因素有关，让小车从斜面上不同高度由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，下列说法中错误的是（　　） A．本实验的研究对象是小车 B．小车撞击木块对木块做功，使木块获得动能 C．木块被撞击后移动距离可反映小车动能大小 D．图中器材只能探究动能与速度的关系 跟踪训练2小明利用斜面分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”（如图甲）和“探究影响动能大小的因素”（如图乙）两个实验，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两个实验中，小球到达水平面能继续向前运动，是因为它受到惯性的作用 B．甲、乙两个实验中，小球的质量越大，其到达水平面的速度越大 C．甲实验中，小球必须从斜面同一高度静止下滑，乙实验中，木块被撞得越远，说明小球对木块做的功多 D．为了实验效果明显，甲实验中水平面要尽量粗糙，乙实验中水平面要尽量光滑 题型3 重力势能、弹性势能 重力势能 1.重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能。 2.重力势能大小与质量和高度有关。在质量一定时，高度越高，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。 弹性势能 1．定义：物体由于弹性形变而具有的能量。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。 2.弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。点拨 判断动能和势能的变化 关键在于判断影响动能和势能大小的因素是否发生变化，例如匀速行驶的洒水车正在洒水冲洗路面，因为正在洒水，车子的总质量减小，速度不变，所以洒水车的动能在减小。 【典例3-1】关于势能的说法正确的是（　　） A．势能包含重力势能，不包含弹性势能 B．受重力作用的物体由于被举高而能做功，不具有重力势能 C．橡皮筋被拉长，产生弹力能够做功，不具有弹性势能 D．物体重力势能的大小与与物体的质量及物体被举高的高度有关 【典例3-2】下列几种情况中，物体的势能发生变化的一组是（　　） ①跳伞运动员匀速降落；②钢锯条逐渐弯曲；③吊扇匀速转动；④汽车在水平路面上加速行驶． A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 跟踪训练1下列物体既具有重力势能又具有动能的是（　　） A．树上的苹果 B．下落的篮球 C．水平路面上跑步的人 D．拉弯的弓 跟踪训练2如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能 【能力培优练】 1．如图所示情景节选自我国古代科技著作《天工开物》，下列说法正确的是（　　） A．图甲，锤头被抬到高处静止时，不具有能量 B．图乙，水面下的采珠人下潜得越深，受到水的压力越小 C．图丙，牛拉“犁谵”匀速转动的过程中，牛的运动状态不变 D．图丁，水被匀速提升至高处，水的动能不变，重力势能增大 2．小红想用图所示的装置探究“阻力对物体运动的影响”和“动能大小与速度的关系”。下列说法正确的是（    ） A．实验时，每次都让小车从斜面的同一高度由静止下滑，目的是使小车到达水平面时具有相同的速度 B．用木块移动的距离来反映小车动能的大小，运用了等效替代法 C．撞击木块后，水平面越光滑，木块受到的阻力越小，运动的距离越近 D．撞击后，木块在水平面上运动时，如果全部外力消失，木块将做匀速直线运动 3．同学们都知道地球上的所有物体都受到了重力作用，现在设想一下，假设重力消失，下列情况不可能出现的是（　　） A．水可能会由低处流向高处 B．物体将没有惯性 C．将会没有重力势能物理量 D．人们将不会有“恐高”的感受 4．高速公路上汽车不允许超过最大限制速度。从物理角度来看，这样做的目的是减小汽车的（　　） A．重力 B．惯性 C．动能 D．重力势能 5．如图为击出的羽毛球在相同时间间隔的位置的频闪照片，①②过程羽毛球（　　） A．重力变小，动能变大 B．重力变小，动能变小 C．重力不变，动能变大 D．重力不变，动能变小 6．在下列示例的物体中，既具有动能，又具有势能的是（   ） A．在水平公路上行驶的汽车 B．悬挂在天花板上的吊灯 C．在空中飞行的飞机 D．被拉开的弹弓 7．如图所示是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机“歼-20”，具有卓越的机动性能，当它在空中匀速爬升时（不计油量消耗），它的（　　） A．动能变大，重力势能变大 B．动能变小，重力势能变小 C．动能不变，重力势能增大 D．动能不变，重力势能减小 8．如图甲是同学们在科技节中进行水火箭比赛的场景，水火箭向后喷水的同时向前飞行。图乙是水火箭飞行的大致路径，下列有关说法正确的是（　　） A．水火箭在加速上升时不受重力的作用 B．水火箭向下喷水从而获得升空的动力，说明力的作用是相互的 C．若水火箭飞到最高点时所受的力全部消失，它将保持静止 D．水火箭在下落的过程中，不具有重力势能 9．“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢。”如图所示是诗中描绘的儿童放风筝时的画面，下列说法正确的是（    ） A．风筝加速上升的过程中，动能增大、重力势能减小 B．儿童紧紧握住风筝线，是通过增大压力来增大摩擦的 C．儿童的手对线的拉力和线对手的拉力是一对平衡力 D．风筝线拉着风筝上下飘动，说明力可以改变物体的形状 10．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 11．为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．喷雾的目的是为了清洁地面 B．喷出的水雾是水蒸气液化形成的 C．喷雾车的动能不变 D．喷雾车的动能变小 12．为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求，某校组织学生远足爬山，开展户外运动。爬山区域等高线如图所示，不考虑重力变化，队伍重力势能最大的位置是（　　） A．A处 B．B处 C．C处 D．D处 13．一小球从A点由静止开始加速下落，相继经过B、C两点，如图所示，若，则下列说法中正确的是（　　） A．小球在下落过程中速度不变 B．小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功 C．小球所受的重力在AB段做功的功率等于在BC段做功的功率 D．小球在C点的重力势能大于在B点的重力势能 二、多选题 14．实验小组利用如图所示的装置“探究物体动能的大小与哪些因素有关”。下列说法正确的是（　　） A．木块移动的距离越大，说明钢球撞击木块时的动能越大 B．为探究钢球动能与质量的关系，需让同一钢球从不同高度由静止滚下 C．为探究钢球动能与速度的关系，需让不同钢球从相同高度由静止滚下 D．为使钢球撞击木块时速度一样，需让钢球从同一高度由静止滚下 15．如图所示的是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，让钢球从斜面的某一高度由静止开始自由滚下，撞击水平木板上的木块，使之移动一段距离。下列说法正确的是（    ） A．本实验运用了控制变量法和转换法 B．由图甲、乙两次实验可知，钢球的速度越大，动能越大 C．由图甲、丙两次实验可知，超速驾驶汽车的危害性大 D．若实验中钢球刚到达水平木板时所受的外力均消失，钢球将静止 三、填空题 16．2025年1月16日，中国首次实现千米级高空风能发电，S1000型浮空风力发电系统的氦气舱缓缓充气，这艘形似飞艇的装置在15分钟内攀升至1000米高空，上升过程中，飞艇体积保持不变，所受的浮力逐渐 ，飞艇的重力势能逐渐 ；高空发电的优势在于，高空中风速更大，空气的动能更 ，发电效率更高。 17．在综合实践活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”升空过程，重力势能 。（选填“增大”“减小”或“不变”）。 18．小明利用如图装置探究“动能大小的影响因素”。小车从斜面静止滑下，撞击水平面上的压力传感器，通过压力反映小车动能的大小，这个研究方法是 法；让同一小车从不同高度滑下可以探究动能与 的关系；两个质量不同的小车从同一高度滑下，质量较大的小车撞击传感器时的力更大，由此可知：速度相同时，物体的质量越大，动能越 。 19．如图所示，飞机向目标位置空投救灾物品，在 （选填“A”、“B”或“C”）位置释放物品较合理。救灾物品下落的过程中速度越来越大，受力 （选填“是”或“不是”）平衡的，物品的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 20．位于河北省张家口市的国家跳台滑雪中心，是我国第一个以跳台滑雪为主要用途的体育场馆，滑雪场内用索道设施将物资从山脚运往山顶。如图所示，封闭式轿厢随钢索向右上方匀速上升的过程中，物资的动能 ，重力势能 。 21．生活中的许多规定都蕴含着科学道理。禁止高空抛物，这是由于同质量的物体， 越大，重力势能越大，下落造成的伤害越大；如图所示，禁止电动车安装遮阳伞，是因为电动车快速行驶时，伞上方空气流速大，压强 ，车身不稳，易引发交通事故。 22．位于河北省张家口市的国家跳台滑雪中心，是我国第一个以跳台滑雪为主要用途的体育场馆，滑雪场内用索道设施将物资从山脚运往山顶。如图所示，封闭式轿厢随钢索向右上方匀速上升的过程中，物资的动能 ，重力势能 。 23．如图所示，很多车辆正在平直的街面上匀速行驶，其中一辆小汽车与一辆大客车行驶速度相等，那么比较它们动能和重力势能大小，则小汽车的动能 大客车的动能，小汽车的重力势能 大客车的重力势能。（选填“大于”“小于”或“等于”） 24．如图所示是小松同学扔实心球的情景（包含四个过程）。其中，手对实心球做功的过程是 （选填序号）。实心球下落过程中，动能 ，重力势能 。（最后两空均选填“增大”“不变”或“减小”） 25．如图所示，2024年1月17日，搭载着“天舟七号”货运飞船的长征七号运载火箭在文昌航天发射场升空。它们一起加速升空过程中，以飞船为参照物，火箭是 （选填“静止”或“运动”）的，火箭的重力势能 （选填“不变”、“增大”或“减少”）。 26．嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，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段返回器的重力势能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 27．如图所示，某无人机将100N的货物匀速竖直向上提高6m，该过程中无人机对货物做功为 J，货物的动能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。以无人机为参照物，大地应是 运动（选填“竖直向上”或“竖直向下”）。 四、实验题 28．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。 (1)将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是 。 (2)该实验是通过观察 来判断小球的动能大小。 (3)进行实验时，木块放在水平面上的位置 （选填“是”或“不是”）必须相同的。 (4)小华同学将实验装置改进成图乙（图乙中小球撞击木块前接触面光滑，撞击后接触面粗糙），用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后由静止释放，球离开弹簧撞击同一木块。比较将木块撞出的距离，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”或“速度”）的关系。 (5)小明将质量不同的小球从同一高度由静止释放撞击同一木块（图丙），探究小球的动能大小与质量的关系。小华觉得利用图乙的装置，也能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块即可。小华的设计方案 （选填“可行”或“不可行”），如果用该方案，你将观察到的现象是 29．【实验名称】探究物体的动能、重力势能大小 【问题】物体的动能、重力势能大小与哪些因素有关？ 【证据】如图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中通过观察 来反映物体动能的大小。 【解释】由图甲可以得出的结论是：在物体 一定时，速度越大，物体的动能越大。 【交流】 （1）图甲实验中，若水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成实验。 （2）图甲实验中，木块在水平面上滑动的过程中，克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【拓展】如图乙所示，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C距离沙地的高度相同。现将三个球同时由静止释放，落到沙地上的状态如图乙中虚线球所示。比较球A、C可得出重力势能大小与 的关系；比较球A、B可得出重力势能大小与 的关系。（ρ铁>ρ塑料） 30．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、体积相同的铁球、铁球和塑料球，球、离沙地高度相同。让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。 (1)本实验中的研究对象是 （选填“三个球”或“沙地”）。可根据图中A、B、C三个球 （选填“所处的高度”或“在沙地中下陷的深度”），判断出释放前球 （选填“A”、“B”或“C”）的重力势能最大； (2)比较图中 两球的实验现象，可初步得出：物体重力势能的大小与物体的质量有关； (3)球在空中下落时减少的重力势能主要转化为 ； (4)小球在下落过程中，重力会对小球做功，则重力对小球做功大小与时间关系图像应是下图中的 。 【链接中考】 1．（2025·湖南长沙·中考真题）在紧急救援时，可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电，为现场提供照明和通信。当浮空器匀速升空时，它的（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．机械能减小 2．（2025·陕西·中考真题）如图，是我国为满足森林灭火和水上救援等迫切需求而研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。工作时，它可在20秒内吸水12吨，并在4秒内倾泻完毕，能实现水源与火场之间多次往返。下列关于“鲲龙”的说法正确的是（　　） A．停在水面上不工作时，处于平衡状态 B．停在水面上吸水过程中，下表面受到水的压强不变 C．在空中水平匀速飞行时，机翼上方空气流速大，压强大 D．降落过程中，重力势能不变 3．（2025·四川眉山·中考真题）推铅球时，铅球的运动过程如图所示，下列说法正确的是（　　） A．推出去的铅球能在空中继续运动，是因为它受到了惯性的作用 B．若铅球运动到最高点所受力全部消失，它将保持静止 C．铅球在运动过程中受到平衡力作用 D．铅球落地后静止时，铅球的动能为零 4．（2025·黑龙江绥化·中考真题）哈尔滨冰雪大世界的超长大滑梯是人们喜爱的冰雪项目。当游客滑下时，他的重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变”）；以游客为参照物，地面是 （选填“运动”或“静止”）的。 5．（2025·黑龙江·中考真题）如图1，这是小明同学做“探究阻力对物体运动的影响”的实验装置。 (1)实验前，小明同学用大小相同的力将手分别压在毛巾和木板表面上，并向前滑动，在此过程中小明感到 （填“毛巾”或“木板”）对手的运动的阻碍作用较大些。 (2)小明打算实验时将同一辆小车从同一个斜面上的同一高度处，由静止开始滑下，他这样操作的目的是为了使小车运动到水平面时具有相同的 。 (3)实验时，让小车从斜面上由静止滑下，观察小车在毛巾和木板表面上滑行的距离。小明同学发现：当小车受到的阻力越小，则小车运动的距离就越 。由此可进一步推理得出：若运动的小车不受阻力，它将会一直做 运动。 (4)小明还想探究物体的动能大小与物体速度的关系，他进行了如图2甲、乙所示的实验。他将一个小钢球分别放在同一斜面上的 （填“相同”或“不同”）高度处，由静止滑下，撞击放在水平桌面上的木块，比较木块移动的距离。当他将小钢球放在斜面上较高处实验时，发现小球撞击木块后，木块直接冲出水平桌面，为避免这种现象发生，请你为小明同学提出一条较合理的改进建议： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 动能和势能 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量 1 题型2 探究影响动能动能大小的因素 3 题型3 重力势能、弹性势能 3 【能力培优练】 5 【链接中考】 25 【重难题型讲解】 题型1 能量 1．定义：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称为“能”。 2．物体能够做的功越多，表示这个物体能量越大。 3．物理意义：能量是表示物体做功本领大小的物理量。 4．单位：焦耳，简称焦，符号J。 【典例1-1】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。 【典例1-2】叙述功和能的关系时有以下几种说法，哪一种是正确的（  ） A．物体具有的能量越大，做的功越多 B．具有能量的物体一定做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体不做功就没有能 【答案】C 【详解】A．物体具有的能量越大，做的功不一定越多，如让大力士去推火车，没有推动，他同样不做功，故A错误； B．具有能量的物体不一定做功，如山坡上的巨石具有重力势能，但没有落下前并未做功，故B错误； C．一个物体如果能对外做功，我们就说它具有能量，故做功的物体一定具有能量，故C正确； D．物体不做功不一定没有能，如山坡上的巨石具有重力势能，但没有落下前并未做功，故D错误。 故选C。 跟踪训练1下列关于能的叙述中，都正确的一组是（　　） ①一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 ②一个物体没有做功，它一定不具有能量 ③一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 ④运动的物体具有能，静止的物体没有能 ⑤物体具有的能量越多，做的功越多 ⑥物体具有的能越多，它能做的功就越多 A．①⑥ B．①②⑤ C．④⑤⑥ D．①③⑥ 【答案】A 【详解】①一个物体能够做功，即具有对外对做的本领，我们就说这个物体具有能，故①正确； ②一个物体没有做功，但是它可能具有对外做功的本领，它不一定不具有能量，故②不正确； ③一个物体已做过的功越多，说明没做功之前具有的能多，这个物体做功后具有的能不一定多，故③不正确； ④运动的物体具有能，静止的物体可能有势能，故④不正确； ⑤物体具有的能量越多，对外做功的本领越大，做的功不一定越多，故⑤不正确； ⑥物体具有的能越多，对外做功的本领越大，它能做的功就越多，故⑥正确。 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 跟踪训练2关于能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．速度大的物体动能一定大 B．静止的物体没有机械能 C．质量一定的物体，速度越大，动能越大 D．没有做功的物体不具有能量 【答案】C 【详解】A．动能的大小除了跟速度大小有关外，还跟物体的质量有关，所以速度大的物体动能不一定大，故A错误； B．静止的物体可以存在势能，势能属于机械能，故B错误； C．动能的大小除了跟速度大小有关外，还跟物体的质量有关，质量一定的物体，速度越大，动能越大，故C正确； D．一切物体都具有能量，故D错误。 故选C。 题型2 探究影响动能大小的因素 1．定义：物体由于运动而具有的能。一切运动的物体都具有动能。 实验：探究物体动能的大小跟那些因素有关 实验方法： （1）控制变量法：①质量一定，动能大小与速度的关系；②质量一定，动能大小与质量的关系 （2）转换法： 小球动能的大小不能直接显示，可以通过木块被撞击后移动距离的远近来反映，木块被推得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能越越大。 实验器材：质量不同的钢球、表面光滑的斜面、木块。 实验步骤： （1）当探究动能大小与速度的关系时，控制质量一定，改变速度大小。将同一个小球，从不同高度由静止自由释放，到达水平面时速度不同，动能不同。 （2）探究动能大小与质量的关系时，控制速度大小一定，改变质量。将质量不同的钢球从光滑斜面的同一高度由静止自由释放，下滑到水平面时速度相同。 实验结论：物体动能的大小跟速度和质量有关。质量相同的物体，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。 交流讨论：将质量不同小球从同一斜面不同高度由静止释放，不能探究速度大小跟动能大小的关系，原因是没有控制物体质量相同；也不能探究质量大小跟动能大小的关系，原因是没有控制速度大小相同。 【典例2-1】探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置如图所示。关于该实验说法不正确的是（　　） A．实验通过木块儿被推动距离的远近，反映小球动能大小 B．实验研究的是木块的动能大小 C．小球由斜面滚下，重力势能转化为动能 D．相同条件下，小球质量越大动能越大 【答案】B 【详解】A．探究物体的动能跟哪些因素有关的实验，通过木块儿被推动距离的远近反映小球动能大小，利用了转换法，故A正确，不符合题意； B．本实验探究的是影响小球的动能大小的因素，故B错误，符合题意； C．小球由斜面滚下，高度降低，速度变大，故小球的重力势能转化为动能，故C正确，不符合题意； D．速度一定时，小球的质量越大，撞击木块后移动的距离越远，说明相同条件下，小球质量越大动能越大，故D正确，不符合题意。 故选B。 【典例2-2】如图所示是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，下列说法正确的是（　　） A．图中是探究木块被小球撞击时的动能 B．图中两次实验可以模拟汽车超速带来的危害 C．木块滑行时克服摩擦做的功不同，但所受摩擦力相同 D．两次实验钢球具有的重力势能大小相同 【答案】C 【详解】A．图中是探究小球的动能大小与哪些因素有关，而不是木块被撞击时的动能，故A错误； B．图中两次实验小球质量不同，高度相同，到达水平面的速度相同，是探究动能与质量的关系，不能模拟汽车超速带来的危害，汽车超速是速度变化，故B错误； C．木块对水平面的压力和接触面粗糙程度不变，所以所受摩擦力相同，木块滑行的距离不同，根据公式W=Fs，则克服摩擦做的功不同，故C正确； D．，根据重力势能公式Ep=mgh，质量不同，高度相同，所以两次实验钢球具有的重力势能大小不同，故D错误。 故选C。 跟踪训练1用如图器材探究动能大小与哪些因素有关，让小车从斜面上不同高度由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，下列说法中错误的是（　　） A．本实验的研究对象是小车 B．小车撞击木块对木块做功，使木块获得动能 C．木块被撞击后移动距离可反映小车动能大小 D．图中器材只能探究动能与速度的关系 【答案】D 【详解】A．本实验中，让小车从斜面上滑下，撞击水平面上的木块，通过木块移动的距离来反映小车进入水平面时的动能大小，所以本实验的研究对象是小车，故A正确，不符合题意； B．小车撞击木块时，对木块施加了作用力，并使其在力的方向上移动了一段距离，小车对木块做了功，使木块由静止变为运动，获得动能，故B正确，不符合题意； C．木块被撞击后移动的距离越长，说明小车对木块做的功越大，表明小车的做功本领越大，木块被撞击后移动的距离可反映小车的动能大小，故C正确，不符合题意； D．本套器材不仅可以通过改变小车在斜面上的初始高度来探究小车的动能大小与速度的关系，还可在小车上增加砝码改变小车质量，来探究小车的动能与质量的关系，故D错误，符合题意。 故选D。 跟踪训练2小明利用斜面分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”（如图甲）和“探究影响动能大小的因素”（如图乙）两个实验，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两个实验中，小球到达水平面能继续向前运动，是因为它受到惯性的作用 B．甲、乙两个实验中，小球的质量越大，其到达水平面的速度越大 C．甲实验中，小球必须从斜面同一高度静止下滑，乙实验中，木块被撞得越远，说明小球对木块做的功多 D．为了实验效果明显，甲实验中水平面要尽量粗糙，乙实验中水平面要尽量光滑 【答案】C 【详解】A．惯性是物体本身的一种属性，不是力，不能说受到惯性的作用，而是小球具有惯性，故A错误； B．甲、乙两实验中，小球从同一斜面静止滑下，到达水平面时的速度与释放的高度有关，高度越高，则到达水平面时的速度越大，而与质量无关，故D错误； C．根据控制变量法，甲实验中必须让小球从同一高度静止下滑，使小球到达水平面时具有相同的速度；乙实验中，小球撞击木块时小球对木块做功，向右滑动的过程中摩擦力对木块做功，当摩擦力做功与小球的动能相等时木块静止。三次实验中摩擦力相等，由W=fs可知木块滑行得越远，克服摩擦力做的功越多，小球对木块做的功越多，故C正确； D．实验时三次实验中水平面的粗糙程度需适当的有所差异，太过粗糙时不易观察到木块的移动距离，太过光滑时木块移动距离太远，故D错误。 故选C。 题型3 重力势能、弹性势能 重力势能 1.重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能。 2.重力势能大小与质量和高度有关。在质量一定时，高度越高，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。 弹性势能 1．定义：物体由于弹性形变而具有的能量。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。 2.弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。点拨 判断动能和势能的变化 关键在于判断影响动能和势能大小的因素是否发生变化，例如匀速行驶的洒水车正在洒水冲洗路面，因为正在洒水，车子的总质量减小，速度不变，所以洒水车的动能在减小。 【典例3-1】关于势能的说法正确的是（　　） A．势能包含重力势能，不包含弹性势能 B．受重力作用的物体由于被举高而能做功，不具有重力势能 C．橡皮筋被拉长，产生弹力能够做功，不具有弹性势能 D．物体重力势能的大小与与物体的质量及物体被举高的高度有关 【答案】D 【详解】A．势能包含重力势能，也包含弹性势能，故A错误； B．受重力作用的物体由于被举高而能够对外做功，具有重力势能，故B错误； C．橡皮筋被拉长，产生弹力能够做功，由于发生了弹性形变而具有弹性势能，故C错误； D．物体重力势能的大小与与物体的质量及物体被举高的高度有关，质量越大，高度越大，重力势能越大，故D正确。 故选D。 【典例3-2】下列几种情况中，物体的势能发生变化的一组是（　　） ①跳伞运动员匀速降落；②钢锯条逐渐弯曲；③吊扇匀速转动；④汽车在水平路面上加速行驶． A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】A 【详解】根据影响势能大小的因素解答： ①跳伞运动员匀速降落，高度变小，重力势能变小． ②钢锯条逐渐弯曲，弹性形变程度变大，弹性势能变大． ③吊扇匀速转动，高度没有变，重力势能不变． ④汽车在水平路面上加速行驶，高度不变，重力势能不变． 故选A． 跟踪训练1下列物体既具有重力势能又具有动能的是（　　） A．树上的苹果 B．下落的篮球 C．水平路面上跑步的人 D．拉弯的弓 【答案】B 【详解】A．树上的苹果，它有一定的高度，所以具有重力势能。但是它静止不动，没有速度，所以不具有动能。故A不符合题意； B．下落的篮球，它正在运动，有速度，所以具有动能。同时，它相对于地面有一定的高度，所以也具有重力势能。故B符合题意； C．水平路面上跑步的人，他正在运动，有速度，所以具有动能。但是他并没有被举高，相对于地面高度为零，所以不具有重力势能。故C不符合题意； D．拉弯的弓，它的形状发生了改变，所以具有弹性势能。但是它并没有运动，也没有被举高，所以不具有动能和重力势能。故D不符合题意。 故选B。 跟踪训练2如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能 【答案】D 【详解】A．b、d两点，d点的重力势能大于b点的重力势能，所以d点的动能小于b点的动能，故A不符合题意； B．在a点时，小球所处位置最高，重力势能最大，故B不符合题意； C．从a点运动到b点的下落过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意； D．从b点运动到c点的上升过程中，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故D符合题意。 故选D。 【能力培优练】 1．如图所示情景节选自我国古代科技著作《天工开物》，下列说法正确的是（　　） A．图甲，锤头被抬到高处静止时，不具有能量 B．图乙，水面下的采珠人下潜得越深，受到水的压力越小 C．图丙，牛拉“犁谵”匀速转动的过程中，牛的运动状态不变 D．图丁，水被匀速提升至高处，水的动能不变，重力势能增大 【答案】D 【详解】A．被举高的物体具有的能量叫重力势能，锤头被抬到高处静止时，具有重力势能，故A错误； B．水面下的采珠人下潜得越深，所处的深度越大，由知，水的密度一定时，深度越大，受到水的压强越大；由可知，人体表面积一定，水的压强越大，人受到水的压力越大，故B错误； C．牛拉“犁谵”匀速转动的过程中，牛的运动方向在不断变化，其运动状态在不断变化，故C错误； D．水被匀速提升至高处，质量不变，速度不变，高度增大，水的动能不变，水的重力势能增大，故D正确。 故选D。 2．小红想用图所示的装置探究“阻力对物体运动的影响”和“动能大小与速度的关系”。下列说法正确的是（    ） A．实验时，每次都让小车从斜面的同一高度由静止下滑，目的是使小车到达水平面时具有相同的速度 B．用木块移动的距离来反映小车动能的大小，运用了等效替代法 C．撞击木块后，水平面越光滑，木块受到的阻力越小，运动的距离越近 D．撞击后，木块在水平面上运动时，如果全部外力消失，木块将做匀速直线运动 【答案】D 【详解】A．小车到达水平面的速度大小取决于小车在斜面从静止到运动的高度，实验中，为了使小车到达水平面时具有相同的速度，需要每次让小车从斜面同一高度由静止滑下，故A正确； B．用木块移动的距离来反映小车动能的大小，木块移动的距离越大，说明小车的动能越大，用到转换法，故B错误； C．撞击木块后，水平面越光滑，木块受到的阻力越小，运动的距离越远，速度减小得越慢，故C错误； D．撞击后，木块在水平面上运动时，水平面越光滑，木块受到的阻力越小，运动的距离越远，推理，如果全部外力消失，木块将做匀速直线运动，故D正确。 故选D。 3．同学们都知道地球上的所有物体都受到了重力作用，现在设想一下，假设重力消失，下列情况不可能出现的是（　　） A．水可能会由低处流向高处 B．物体将没有惯性 C．将会没有重力势能物理量 D．人们将不会有“恐高”的感受 【答案】B 【详解】A．假设重力消失，水可能会由低处流向高处，故A可能出现，故A不符合题意； B．物体的惯性与质量有关，质量不会消失，惯性就不会消失，故B符合题意； C．假设物体受到的重力消失，物体就没有重力势能，故C不符合题意； D．在失重状态下，人不会由于重力向下坠落，人们将不会有“恐高”的感受，故D不符合题意。 故选B。 4．高速公路上汽车不允许超过最大限制速度。从物理角度来看，这样做的目的是减小汽车的（　　） A．重力 B．惯性 C．动能 D．重力势能 【答案】C 【详解】A．汽车质量一定，重力一定，因此目的不是减小汽车的重力，故A不符合题意； B．惯性大小只与质量有关，汽车质量一定，惯性不变，因此目的不是减小汽车的惯性，故B不符合题意； C．当汽车质量一定时，速度越大，动能越大，制动时需要的距离越长，发生交通事故的风险越高，从物理角度来看，高速公路上汽车不允许超过最大限制速度，目的是减小汽车的动能，故C符合题意； D．重力势能只与质量和高度有关，与速度无关，因此限速的目的不是减小车的重力势能，故D不符合题意。 故选C。 5．如图为击出的羽毛球在相同时间间隔的位置的频闪照片，①②过程羽毛球（　　） A．重力变小，动能变大 B．重力变小，动能变小 C．重力不变，动能变大 D．重力不变，动能变小 【答案】C 【详解】由图可知，①②过程中，羽毛球的质量不变，所以重力大小不变；高度降低，速度变大，所以动能变大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．在下列示例的物体中，既具有动能，又具有势能的是（   ） A．在水平公路上行驶的汽车 B．悬挂在天花板上的吊灯 C．在空中飞行的飞机 D．被拉开的弹弓 【答案】C 【详解】A．在水平公路上行驶的汽车，因为运动，只具有动能，故A不符合题意； B．悬挂在天花板上的吊灯是静止的，不具有动能，因处在一定高度，具有重力势能，故B不符合题意； C．在空中飞行的飞机是运动的，具有动能，同时处在一定高度，还具有重力势能，故C符合题意； D．被拉开的弹弓发生弹性形变，只具有弹性势能，故D不符合题意。 故选C。 7．如图所示是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机“歼-20”，具有卓越的机动性能，当它在空中匀速爬升时（不计油量消耗），它的（　　） A．动能变大，重力势能变大 B．动能变小，重力势能变小 C．动能不变，重力势能增大 D．动能不变，重力势能减小 【答案】C 【详解】“歼20”在空中匀速向上爬升时，质量不变，速度不变，动能不变；同时质量不变，高度增加，重力势能增大，综上分析知，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 8．如图甲是同学们在科技节中进行水火箭比赛的场景，水火箭向后喷水的同时向前飞行。图乙是水火箭飞行的大致路径，下列有关说法正确的是（　　） A．水火箭在加速上升时不受重力的作用 B．水火箭向下喷水从而获得升空的动力，说明力的作用是相互的 C．若水火箭飞到最高点时所受的力全部消失，它将保持静止 D．水火箭在下落的过程中，不具有重力势能 【答案】B 【详解】A．地面附近的物体都受重力，水火箭加速上升时也受重力，故A错误； B．水火箭向下喷水，对水有向下的力，因为力的作用是相互的，水对水火箭有向上的力，使水火箭升空，说明力的作用是相互的，故B正确； C．水火箭到最高点时仍有水平方向速度，若受力全部消失，根据牛顿第一定律，会保持匀速直线运动，不是静止，故C错误； D．水火箭下落过程中，有质量且有高度，具有重力势能，故D错误。 故选B。 9．“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢。”如图所示是诗中描绘的儿童放风筝时的画面，下列说法正确的是（    ） A．风筝加速上升的过程中，动能增大、重力势能减小 B．儿童紧紧握住风筝线，是通过增大压力来增大摩擦的 C．儿童的手对线的拉力和线对手的拉力是一对平衡力 D．风筝线拉着风筝上下飘动，说明力可以改变物体的形状 【答案】B 【详解】A．风筝上升过程中，质量不变，速度越来越快，动能逐渐增大；高度变大，重力势能增大，故A错误； B．儿童紧紧握住风筝线，是在接触面的粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦，故B正确； C．儿童的手对线的拉力和线对手的拉力是作用在不同物体上的两个力，不是一对平衡力，故C错误； D．风筝线拉着风筝上下飘动，风筝在力的作用下运动状态发生变化，说明力可以改变物体的运动状态，故D错误。 故选B。 10．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。 11．为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．喷雾的目的是为了清洁地面 B．喷出的水雾是水蒸气液化形成的 C．喷雾车的动能不变 D．喷雾车的动能变小 【答案】D 【详解】A．喷雾的目的是为了降尘，故A错误； B．喷雾车喷出的水雾，状态没有发生变化，所以水雾的形成过程中没有发生物态变化，故B错误； CD．动能跟物体的质量和速度有关，喷雾车作业时保持匀速直线运动，速度不变，质量减小，所以动能变小，故C错误，D正确。 故选D。 12．为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求，某校组织学生远足爬山，开展户外运动。爬山区域等高线如图所示，不考虑重力变化，队伍重力势能最大的位置是（　　） A．A处 B．B处 C．C处 D．D处 【答案】D 【详解】重力势能与物体的质量和所处高度有关，学生远足爬山过程中，质量不变，高度越高，重力势能越大，由图可知，D位置高度为800m，高度最高，因此队伍重力势能最大的位置是D处。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 13．一小球从A点由静止开始加速下落，相继经过B、C两点，如图所示，若，则下列说法中正确的是（　　） A．小球在下落过程中速度不变 B．小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功 C．小球所受的重力在AB段做功的功率等于在BC段做功的功率 D．小球在C点的重力势能大于在B点的重力势能 【答案】B 【详解】A．小球从静止开始加速下落，速度是不断增大的，故A错误； B．根据W=Gh（G是重力，h是下落高度 ），，即下落高度相同，重力不变，所以重力在AB段做的功等于在BC段做的功，故B正确； C．小球加速下落，BC段平均速度比AB段大，根据，s相同，BC段时间短，又因为，根据，可知BC段功率大，故C错误； D．小球质量不变，C点高度低于B点，所以C点重力势能小于B点，故D错误。 故选B。 二、多选题 14．实验小组利用如图所示的装置“探究物体动能的大小与哪些因素有关”。下列说法正确的是（　　） A．木块移动的距离越大，说明钢球撞击木块时的动能越大 B．为探究钢球动能与质量的关系，需让同一钢球从不同高度由静止滚下 C．为探究钢球动能与速度的关系，需让不同钢球从相同高度由静止滚下 D．为使钢球撞击木块时速度一样，需让钢球从同一高度由静止滚下 【答案】AD 【详解】动能是物体由于运动而具有的能量，其大小与物体的质量和速度有关。在探究物体动能大小与哪些因素有关的实验中，常采用转换法，通过观察木块被推动的距离来反映钢球动能的大小。 A．在这个实验中，木块移动的距离越大，说明钢球对木块做的功越多，也就意味着钢球撞击木块时的动能越大，故A正确； B．为探究钢球动能与质量的关系，应控制钢球到达水平面时的速度相同，即让不同质量的钢球从同一高度由静止滚下，而不是同一钢球从不同高度滚下，故B错误； C．为探究钢球动能与速度的关系，需控制钢球的质量相同，让同一钢球从不同高度由静止滚下，这样钢球到达水平面时的速度不同，故C错误； D．因为同一钢球从同一高度由静止滚下时，到达水平面的速度只与高度有关，高度相同，速度就相同，所以为使钢球撞击木块时速度一样，需让钢球从同一高度由静止滚下，故D正确。 故选AD。 15．如图所示的是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，让钢球从斜面的某一高度由静止开始自由滚下，撞击水平木板上的木块，使之移动一段距离。下列说法正确的是（    ） A．本实验运用了控制变量法和转换法 B．由图甲、乙两次实验可知，钢球的速度越大，动能越大 C．由图甲、丙两次实验可知，超速驾驶汽车的危害性大 D．若实验中钢球刚到达水平木板时所受的外力均消失，钢球将静止 【答案】AC 【详解】A．本实验中分别控制钢球的质量、和运动的速度不变，采用了控制变量法，用钢球撞击木块后木块移动的距离表示钢球动能的大小，运用了转换法，故A正确； B．由图甲、乙两次实验可知，钢球到达水平面时的速度相同，质量不同，质量大的钢球使木块运动的距离远，可得结论：速度一定时，钢球的质量越大，动能越大，故B错误； C．由图甲、丙两次实验可知，钢球的质量相同，到达水平面时的速度不同，速度越大，钢球的动能越大，可以说明，超速驾驶汽车的危害性大，故C正确； D．若实验中钢球刚到达水平木板时所受的外力均消失，钢球不受力的作用，将保持原来的运动状态，即钢球将做匀速直线运动，故D错误。 故选AC。 三、填空题 16．2025年1月16日，中国首次实现千米级高空风能发电，S1000型浮空风力发电系统的氦气舱缓缓充气，这艘形似飞艇的装置在15分钟内攀升至1000米高空，上升过程中，飞艇体积保持不变，所受的浮力逐渐 ，飞艇的重力势能逐渐 ；高空发电的优势在于，高空中风速更大，空气的动能更 ，发电效率更高。 【答案】 减小 增大 大 【详解】[1]浮空风力发电系统的体积保持不变，但随着高度上升，空气密度逐渐减小，根据浮力公式可知，浮力逐渐减小。 [2]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；浮空风力发电系统的质量不变，高度h增大，因此重力势能逐渐增大。 [3]物体的质量一定时，速度越大，动能越大；高空风速更大，因此空气的动能更大，从而提高风力发电的效率。 17．在综合实践活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”升空过程，重力势能 。（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 相互 增大 【详解】[1]发射时 “水火箭” 向下喷水，水对 “水火箭” 施加一个向上的力，使 “水火箭” 获得升空动力，这是因为物体间力的作用是相互的。 [2]重力势能与物体的质量和高度有关。“水火箭” 升空过程中，质量不变，高度增加，重力势能增大。 18．小明利用如图装置探究“动能大小的影响因素”。小车从斜面静止滑下，撞击水平面上的压力传感器，通过压力反映小车动能的大小，这个研究方法是 法；让同一小车从不同高度滑下可以探究动能与 的关系；两个质量不同的小车从同一高度滑下，质量较大的小车撞击传感器时的力更大，由此可知：速度相同时，物体的质量越大，动能越 。 【答案】 转换 速度 大 【详解】[1]在这个实验中，通过压力传感器受到的压力大小来反映小车动能的大小，将不易直接测量的动能转换为容易测量的压力，这种研究方法是转换法。 [2]让同一小车从不同高度滑下，同一小车质量不变，不同高度滑下到达水平面时的速度不同，所以可以探究动能与速度的关系。 [3]两个质量不同的小车从同一高度滑下，到达水平面时速度相同，质量较大的小车撞击传感器时的力更大，说明质量较大的小车动能更大，由此可知：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 19．如图所示，飞机向目标位置空投救灾物品，在 （选填“A”、“B”或“C”）位置释放物品较合理。救灾物品下落的过程中速度越来越大，受力 （选填“是”或“不是”）平衡的，物品的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 A 不是 变大 【详解】[1]物品原来随飞机一起运动，当物品被投出后由于惯性，还要保持原来的速度继续向前运动，所以若空投时，飞机刚好处在目标的正上方，则物品不能落到目标处，会落到目标的前方，因此只有适当提前投放才能命中目标，所以飞机应在A点处进行空投。 [2]救灾物品下落的过程中速度越来越大，处于非平衡状态，受力不是平衡的。 [3]救灾物品下落的过程中，质量不变，速度越来越大，动能变大。 20．位于河北省张家口市的国家跳台滑雪中心，是我国第一个以跳台滑雪为主要用途的体育场馆，滑雪场内用索道设施将物资从山脚运往山顶。如图所示，封闭式轿厢随钢索向右上方匀速上升的过程中，物资的动能 ，重力势能 。 【答案】 不变 增大 【详解】[1][2]动能的大小与物体的质量和速度有关，在封闭式轿厢随钢索向右上方匀速上升的过程中，物资的质量不变，速度不变，物资的动能不变。重力势能的大小与物体的质量和高度有关，物资随轿厢上升，质量不变，高度增加，物资的重力势能增大。 21．生活中的许多规定都蕴含着科学道理。禁止高空抛物，这是由于同质量的物体， 越大，重力势能越大，下落造成的伤害越大；如图所示，禁止电动车安装遮阳伞，是因为电动车快速行驶时，伞上方空气流速大，压强 ，车身不稳，易引发交通事故。 【答案】 高度 小 【详解】[1]同质量的物体，位置越高，具有的重力势能就越大，在下落的过程中，重力势能转化为动能，重力势能越大，则转化成的动能越大，下落造成的伤害越大，所以要禁止高空抛物。 [2]根据流体流速与压强的关系可知，流速大的地方压强小；电动车快速行驶时，遮阳伞上面空气流速大，压强小，下边空气流速小，压强大，产生向上的压强差、压力差，伞面被向上“吸”，车身不稳定，容易引发事故。 22．位于河北省张家口市的国家跳台滑雪中心，是我国第一个以跳台滑雪为主要用途的体育场馆，滑雪场内用索道设施将物资从山脚运往山顶。如图所示，封闭式轿厢随钢索向右上方匀速上升的过程中，物资的动能 ，重力势能 。 【答案】 不变 增大 【详解】[1][2]封闭式轿厢随钢索向右上方匀速上升的过程中，物资的质量不变，速度不变，动能不变，高度增大，重力势能增大。 23．如图所示，很多车辆正在平直的街面上匀速行驶，其中一辆小汽车与一辆大客车行驶速度相等，那么比较它们动能和重力势能大小，则小汽车的动能 大客车的动能，小汽车的重力势能 大客车的重力势能。（选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】 小于 小于 【详解】[1]动能的大小与物体的速度和质量有关，大客车和小汽车以同样的速度在水平路面上行驶时，速度相同，大客车的质量比小汽车的质量大，故大客车的动能大。 [2]重力势能的大小与质量和高度有关，车辆正在平直的街面上匀速行驶，大客定的重心较高，大客车的质量比小汽车的质量大，所以大客车的重力势能大。 24．如图所示是小松同学扔实心球的情景（包含四个过程）。其中，手对实心球做功的过程是 （选填序号）。实心球下落过程中，动能 ，重力势能 。（最后两空均选填“增大”“不变”或“减小”） 【答案】 ①③ 增大 减小 【详解】[1]做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。 ①捡起球：手对球有力的作用，且球在力的方向上移动了距离，手对球做功； ②停在空中：手对球有力，但球没有在力的方向上移动距离，手对球不做功； ③挥动球：手对球有力，球在力的方向上移动了距离，手对球做功； ④球飞出去：球离开手后，手不再对球有力的作用，手对球不做功。 故手对实心球做功的过程是①③。 [2]动能与物体的质量和速度有关。实心球下落过程中，质量不变，速度增大，动能增大。 [3]重力势能与物体的质量和所处高度有关。实心球下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小。 25．如图所示，2024年1月17日，搭载着“天舟七号”货运飞船的长征七号运载火箭在文昌航天发射场升空。它们一起加速升空过程中，以飞船为参照物，火箭是 （选填“静止”或“运动”）的，火箭的重力势能 （选填“不变”、“增大”或“减少”）。 【答案】 静止 增大 【详解】[1][2]搭载着“天舟七号”货运飞船的长征七号运载火箭一起加速升空过程中，以飞船为参照物，运载火箭和它的位置不变，火箭是静止的；火箭的质量不变，高度增大，火箭的重力势能增大。 26．嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，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段返回器的重力势能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 变小 变小 【详解】[1] AB段，返回器的质量不变，高度变大，重力势能变大，是返回器的动能转化为重力势能，所以返回器的动能变小。 [2] CD段，质量不变，高度变小，重力势能减小。 27．如图所示，某无人机将100N的货物匀速竖直向上提高6m，该过程中无人机对货物做功为 J，货物的动能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。以无人机为参照物，大地应是 运动（选填“竖直向上”或“竖直向下”）。 【答案】 600 不变 竖直向下 【详解】[1]无人机对货物的拉力F等于货物的重力G，即F=G=100N，货物在竖直向上方向移动的距离s=6m。无人机对货物做的功W=Fs=100N×6m=600J [2]货物匀速竖直向上运动，货物的速度大小不变，货物的质量也不变。根据动能的影响因素可知，当质量和速度都不变时，货物的动能不变。 [3]判断物体的运动和静止，需要选取参照物，如果物体相对于参照物的位置发生了变化，则物体是运动的；如果物体相对于参照物的位置没有发生变化，则物体是静止的。无人机匀速竖直向上运动，以无人机为参照物，大地相对于无人机的位置在不断向下变化，所以大地是竖直向下运动的。 四、实验题 28．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。 (1)将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是 。 (2)该实验是通过观察 来判断小球的动能大小。 (3)进行实验时，木块放在水平面上的位置 （选填“是”或“不是”）必须相同的。 (4)小华同学将实验装置改进成图乙（图乙中小球撞击木块前接触面光滑，撞击后接触面粗糙），用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后由静止释放，球离开弹簧撞击同一木块。比较将木块撞出的距离，可以研究小球的动能大小与 （选填“质量”或“速度”）的关系。 (5)小明将质量不同的小球从同一高度由静止释放撞击同一木块（图丙），探究小球的动能大小与质量的关系。小华觉得利用图乙的装置，也能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块即可。小华的设计方案 （选填“可行”或“不可行”），如果用该方案，你将观察到的现象是 【答案】(1)使小球到达水平面的速度相同 (2)木块移动的距离 (3)是 (4)速度 (5) 不可行 木块最终移动的距离相同 【详解】（1）在探究物体动能大小与哪些因素有关的实验中，要研究动能与质量的关系，就需要控制小球到达水平面的速度相同。而将质量不同的小球从同一高度由静止释放，根据重力势能转化为动能的原理，在忽略能量损失的情况下，小球下落高度相同，重力势能转化为动能时，就能使小球到达水平面的速度相同。 （2）由于小球动能大小不容易直接测量，这里采用转换法。小球动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离就越远。所以通过观察木块移动的距离来判断小球的动能大小。 （3）小明进行两次实验时，只有保证木块放在水平面上的位置相同，这样小球每次撞击木块时，木块初始状态相同，小球撞击木块时的速度才相同，才能更准确地探究动能与质量的关系。 （4）用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后由静止释放，弹簧被压缩程度不同，弹性势能不同，转化给小球的动能不同，小球撞击木块时的速度也就不同。此时小球质量不变，改变的是速度，所以可以研究小球的动能大小与速度的关系。 （5）[1]利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能相同，小球获得的动能相同。但由于小球质量不同，动能相同质量不同时，小球撞击同一木块时的速度不同，没有控制速度这一变量相同，所以小华的设计方案不可行。 [2]如果用该方案，因为小球动能相同，小球对木块做的功相同，所以可观察到最终木块移动的距离相同。 29．【实验名称】探究物体的动能、重力势能大小 【问题】物体的动能、重力势能大小与哪些因素有关？ 【证据】如图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中通过观察 来反映物体动能的大小。 【解释】由图甲可以得出的结论是：在物体 一定时，速度越大，物体的动能越大。 【交流】 （1）图甲实验中，若水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）完成实验。 （2）图甲实验中，木块在水平面上滑动的过程中，克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【拓展】如图乙所示，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C距离沙地的高度相同。现将三个球同时由静止释放，落到沙地上的状态如图乙中虚线球所示。比较球A、C可得出重力势能大小与 的关系；比较球A、B可得出重力势能大小与 的关系。（ρ铁>ρ塑料） 【答案】 钢球 木块移动的距离 质量 不能 变小 质量 高度 【详解】[1][2]如图甲，控制了木块的位置相同，将钢球从不同的高度静止滑下，这是研究钢球的动能，根据转换法可知，实验中通过观察木块移动的距离来反映钢球动能的大小。 [3]由甲图可知，钢球的质量不变，从不同高度静止滑下，使得钢球到达水平面的速度不同，撞击木块移动的距离也就不同，动能大小不同，所以可以得到结论，在物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大。 [4]根据牛顿第一定律可知，若水平面绝对光滑，物体将一直做匀速直线运动，所以，不能完成实验。 [5]在题图甲实验中，由于水平面滑动摩擦力作用，木块在水平面上运动的速度越来越小，木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度保持不变，滑动摩擦力的大小也保持不变，则由可知，木块克服摩擦力做功的功率变小。 [6]比较球A、C可知道，球A、C的质量不同，从相同的高度静止释放，铁球A的质量大，落到沙坑的深度越大，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与质量的关系。 [7]比较球A、B可得，球的质量相同，但静止释放的高度不同，高度高的，落到沙坑的深度越大 ，说明重力势能大，可以探究出重力势能大小与高度的关系。 30．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、体积相同的铁球、铁球和塑料球，球、离沙地高度相同。让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。 (1)本实验中的研究对象是 （选填“三个球”或“沙地”）。可根据图中A、B、C三个球 （选填“所处的高度”或“在沙地中下陷的深度”），判断出释放前球 （选填“A”、“B”或“C”）的重力势能最大； (2)比较图中 两球的实验现象，可初步得出：物体重力势能的大小与物体的质量有关； (3)球在空中下落时减少的重力势能主要转化为 ； (4)小球在下落过程中，重力会对小球做功，则重力对小球做功大小与时间关系图像应是下图中的 。 【答案】(1) 三个球 在沙地中下陷的深度 A(2)A、C(3)动能(4)乙 【详解】（1）[1]根据转换法，本实验通过观察小球在沙地中下陷的深度，判断小球具有重力势能的大小的，所以本实验中的研究对象是三个球。 [2]本实验通过观察小球在沙地中下陷的深度，判断小球具有重力势能的大小的。小球释放前的重力势能越大，小球的能量就越多，做功本领越强，则小球陷入沙中越深。 [3]图中铁球A陷入沙中的深度最大，说明铁球A的重力势能最大。 （2）比较A、C两球可知，两球所处的高度相同，A是铁球，C是塑料球，铁球A的质量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。物体重力势能的大小与物体的质量有关。 （3）球在空中下落时，高度降低、速度变大，重力势能主要转化为动能。 （4）小球下落过程中做加速运动，速度逐渐增大，根据 可知，小球下落过程中的功率逐渐增大，根据 可知，单位时间内重力对该球做功也越来越多，故图甲、丙、丁不符合题意，图乙符合题意。 故选乙。 【链接中考】 1．（2025·湖南长沙·中考真题）在紧急救援时，可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电，为现场提供照明和通信。当浮空器匀速升空时，它的（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．机械能减小 【答案】C 【详解】AB．当浮空器匀速升空时，质量不变，速度不变，动能不变，故AB不符合题意； CD．当浮空器匀速升空时，质量不变，高度增大，重力势能增大，动能不变，机械能包括动能和势能，机械能增大，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 2．（2025·陕西·中考真题）如图，是我国为满足森林灭火和水上救援等迫切需求而研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。工作时，它可在20秒内吸水12吨，并在4秒内倾泻完毕，能实现水源与火场之间多次往返。下列关于“鲲龙”的说法正确的是（　　） A．停在水面上不工作时，处于平衡状态 B．停在水面上吸水过程中，下表面受到水的压强不变 C．在空中水平匀速飞行时，机翼上方空气流速大，压强大 D．降落过程中，重力势能不变 【答案】A 【详解】A．“鲲龙”停在水面上不工作时，处于静止状态，受力平衡，因此处于平衡状态，故A正确； B．“鲲龙”停在水面上吸水过程中，自身总重力不断变大，导致浸入水中的深度变大，根据p=ρgh可知，下表面受到水的压强变大，故B错误； C．根据伯努利原理可知，在空中水平匀速飞行时，机翼上方空气流速大，压强小，故C错误； D．重力势能与质量和高度有关，因此“鲲龙”降落过程中，高度减小，重力势能减小，故D错误。 故选A。 3．（2025·四川眉山·中考真题）推铅球时，铅球的运动过程如图所示，下列说法正确的是（　　） A．推出去的铅球能在空中继续运动，是因为它受到了惯性的作用 B．若铅球运动到最高点所受力全部消失，它将保持静止 C．铅球在运动过程中受到平衡力作用 D．铅球落地后静止时，铅球的动能为零 【答案】D 【详解】A．推出去的铅球能在空中继续运动，因为它具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故A错误； B．若铅球运动到最高点仍有水平向右的速度，此时若所有力突然消失，由牛顿第一定律可知，铅球将会水平向右做匀速直线运动，故B错误； C．铅球在运动过程中运动的方向和速度大小发生变化，处于非平衡状态， 受到非平衡力作用，故C错误； D．铅球落地后静止时，质量不变，速度为零，铅球的动能为零，故D正确。 故选D。 4．（2025·黑龙江绥化·中考真题）哈尔滨冰雪大世界的超长大滑梯是人们喜爱的冰雪项目。当游客滑下时，他的重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变”）；以游客为参照物，地面是 （选填“运动”或“静止”）的。 【答案】 变小 运动 【详解】[1]游客滑下时，质量不变，高度降低，根据重力势能大小影响因素，则重力势能变小。 [2]当游客滑下时，以游客为参照物，地面相对于游客的位置不断变化，所以地面是运动的。 5．（2025·黑龙江·中考真题）如图1，这是小明同学做“探究阻力对物体运动的影响”的实验装置。 (1)实验前，小明同学用大小相同的力将手分别压在毛巾和木板表面上，并向前滑动，在此过程中小明感到 （填“毛巾”或“木板”）对手的运动的阻碍作用较大些。 (2)小明打算实验时将同一辆小车从同一个斜面上的同一高度处，由静止开始滑下，他这样操作的目的是为了使小车运动到水平面时具有相同的 。 (3)实验时，让小车从斜面上由静止滑下，观察小车在毛巾和木板表面上滑行的距离。小明同学发现：当小车受到的阻力越小，则小车运动的距离就越 。由此可进一步推理得出：若运动的小车不受阻力，它将会一直做 运动。 (4)小明还想探究物体的动能大小与物体速度的关系，他进行了如图2甲、乙所示的实验。他将一个小钢球分别放在同一斜面上的 （填“相同”或“不同”）高度处，由静止滑下，撞击放在水平桌面上的木块，比较木块移动的距离。当他将小钢球放在斜面上较高处实验时，发现小球撞击木块后，木块直接冲出水平桌面，为避免这种现象发生，请你为小明同学提出一条较合理的改进建议： 。 【答案】(1)毛巾(2)初速度(3) 远 匀速直线(4) 不同 减小小球在斜面上的高度 【详解】（1）实验前，小明同学用大小相同的力将手分别压在毛巾和木板表面上，并向前滑动，根据滑动摩擦力大小影响因素，压力一定，由于毛巾最粗糙，在此过程中小明感到毛巾对手的运动的阻碍作用较大些。 （2）由控制变量法，实验时将同一辆小车从同一个斜面上的同一高度处，由静止开始滑下，他这样操作的目的是为了使小车运动到水平面时具有相同的初速度。 （3）[1][2]木板表面最光滑，小车运动时受到的阻力最小，小车在木板表面上通过的距离最长，速度减小得最慢，实验时，让小车从斜面上由静止滑下，观察小车在毛巾和木板表面上滑行的距离，当小车受到的阻力越小，则小车运动的距离就越远。由此可进一步推理得出：若运动的小车不受阻力，它的速度不会变小，将会一直做匀速直线运动。 （4）[1]小明还想探究物体的动能大小与物体速度的关系，要控制质量相同，改变速度大小，将一个小钢球分别放在同一斜面上的不同高度处，由静止滑下，撞击放在水平桌面上的木块，比较木块移动的距离。 [2]当他将小钢球放在斜面上较高处实验时，发现小球撞击木块后，木块直接冲出水平桌面，可知小球的动能过大，为避免这种现象发生，应减小小球的动能大小，在质量不变时，减小小球的速度，较合理的改进建议：减小小球在斜面上的高度。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$