11.4 动能和势能- 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

第十一章 功与机械能 11.4 动能和势能 第2课时 机械能的转化 1 第2课时 机械能的转化 新知预习 导学 2 知识梳理 1.机械能 （1）定义：物体的____能和____能统称为机械能。 （2）大小：在数值上，机械能动能 势能。 动 势 2.机械能的转化 （1）物体的动能和势能是可以相互______的；有摩擦阻力时，在动能 与势能的相互转化中，机械能会______。 （2）机械能与其他形式的能之间也可以相互转化，水力发电是水的机 械能转化为______；电动机工作时，是电能转化为________。 转化 减少 电能 机械能 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 3 问题导思 图11-4-11 如图11-4-11所示，小明把一个沙包用绳子悬挂起来， 将沙包拉至自己的鼻尖处 点，由静止自由释放，沙 包向前摆动至最高点 点。 （1）沙包从 点向下摆动的过程中，重力势能和动 能分别是如何变化的？ 答：沙包从 点向下摆动到最低点的过程中，质量不变，高度变小，重 力势能变小，速度变大，动能变大，即沙包的重力势能转化为动能。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 4 （2）待沙包再次摆回时会不会打到鼻尖，为什么？ 图11-4-11 解：沙包摆回时不会打到鼻尖，因为沙包在摆动过程中，始终受到空气 阻力的作用，沙包要克服空气阻力做功，导致其机械能减小，使沙包上 升到达的最大高度相比原来降低。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 5 第2课时 机械能的转化 重点直击 导析 6 典例精析 知识点 机械能的转化 图11-4-12 例 ［物理与体育］ （多选）蹦床运动是一项运动 员借助蹦床网面的反弹力，在空中完成各种高难度 杂技技巧的体操项目，被誉为“空中芭蕾”。运动员做 蹦床运动的情景如图11-4-12所示，他离开蹦床向上 运动到一定高度又落在蹦床上，直至最低点。不计 A.重力势能不断减小 B.动能转化为重力势能 C.动能一直增大 D.机械能减小 空气阻力，运动员从最高点到最低点的过程中 ( )。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 7 【解析】运动员从最高点到最低点的过程中，质量不变，所处位置的高 度不断降低，则重力势能不断减小，故A正确。运动员从最高点下落时， 其重力势能先转化为动能，接触蹦床后动能转化为蹦床的弹性势能，故 B、C错误。虽然不计空气阻力，但运动员与蹦床发生碰撞，运动员的 一部分机械能会转化为蹦床的弹性势能，因此运动员的机械能减小，故 D正确。 【答案】AD 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 8 小锦囊 在动能和势能相互转化的过程中，若机械能没有转化为其他形 式的能，则机械能的总量保持不变；若机械能与其他形式的能发生转 化，如外界物体对其做功，物体克服空气阻力、摩擦力做功，则机械 能的总量会改变。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 9 针对训练 图11-4-13 1.［生活应用］ 一种弹簧门（图11-4-13甲）上 装有弹簧合页（图11-4-13乙），其工作原理： 当用力推开弹簧门时，合页中的弹簧会发生弹 性形变，从而具有________能，松手后转化为 门的____能，使门自动闭合。 弹性势 动 2.［物理与体育］ 在射箭比赛中，运动员用力将弓拉弯，此时的弓具 有弹性势能，松手后箭被射出，射出的箭在空中下落的过程中，箭的 ________能主要转化为箭的____能；由于空气阻力，箭的机械能______ （选填“增大”“减小”或“不变”）。 重力势 动 减小 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 10 第2课时 机械能的转化 素养达标 导练 11 基础巩固 1.一个熟透的苹果掉在地上，在苹果加速下落的过程中，下列分析正确 的是( )。 A A.重力势能转化为动能，动能增大 B.动能转化为重力势能，动能减小 C.动能转化为重力势能，重力势能增大 D.无能量的转化 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 12 2.如图11-4-14所示，小球在光滑斜坡上方的 处由静止滚下至平直轨道 的 处，再向正前方的弹簧运动并将弹簧压缩。在上述过程中的能量转 化是( )。 C 图11-4-14 A.动能势能动能 B.动能势能势能 C.势能动能势能 D.势能动能 动能 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 13 图11-4-15 3.［前沿科技］2025年4月24日，我国在酒泉卫星发射 中心使用运载火箭，成功将“神舟二十号”载人飞船发 射升空，如图11-4-15所示。火箭点火发射瞬间，产生 巨大推力，“神舟二十号”随火箭加速上升，此过程中 “神舟二十号”的( )。 A.动能增大，重力势能不变 B.动能不变，重力势能增大 C.重力势能转化为动能 D.机械能增大 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 14 图11-4-15 【解析】“神舟二十号”加速上升，质量不变，而速度 和所处位置的高度均变大，则其动能和重力势能均 变大，故A、B错误。物体的机械能等于它的动能和 势能之和，则“神舟二十号”的机械能增大，故D正确。 由上述分析可知，“神舟二十号”的重力势能变大，因 【答案】D 此重力势能并没有转化为动能，其动能是由火箭燃料的化学能转化而来 的，故C错误。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 15 4.图11-4-16是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中的能 量转化，下列分析正确的是( )。 A 图11-4-16 A.在空中上升的过程中，动能转化为重力势能 B.在空中下落的过程中，动能转化为重力势能 C.从接触蹦蹦床到下落到最低处的过程中，弹性势 能转化为动能 D.小朋友从最低处被蹦蹦床弹起的过程中，弹性势 能全部转化为重力势能 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 16 5.图11-4-17是某市轨道交通车站的示意图，站台略微高于路面，与站台 连接的进站、出站的轨道均有一个小坡度。列车进站上坡时____能转化 为________能并储存起来；出站时能量的转化过程正好相反，从而实现 了节能。 动 重力势 图11-4-17 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 17 6.［物理与体育］ 运动员撑竿跳高时，经历了“助跑—起跳—越杆—落下” 的过程（图11-4-18），人助跑时的____能转化为竿的________能，竿在 恢复原状过程中又将其转化为人的________能，这时人被举高越过横竿。 图11-4-18 动 弹性势 重力势 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 18 能力提升 图11-4-19 7.溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具，人们借 助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行，利用木片 等与溜索之间的摩擦减速，如图11-4-19所示。某村 寨需修建两条溜索，方便游客从村寨（甲）前往茶 A B C D 园（乙）并返回。已知甲、乙海拔相差约、相距约 ，峡谷深约 。最合理的溜索设计方案是( )。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 19 【解析】已知甲、乙海拔相差约 ，从村寨（甲）前往茶园（乙）时， 溜索在村寨（甲）的起点位置要高于茶园（乙）的位置，重力势能转化 为动能；从茶园（乙）返回村寨（甲）时，溜索在乙的位置要高于甲的 位置，故C符合题意。 【答案】C A B C D 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 20 图11-4-20 8.如图11-4-20所示，足球从 点自由下落到地面后， 反弹到最高点点。则足球在 点的机械能 ______ （选填“大于”“小于”或“等于”）其在 点的机械能。 足球从地面弹起到 点的过程中，动能 ______ （选填“减小”“增大”或“不变”）。 大于 减小 【解析】点的高度比点的高，则同一个足球在 点的重力势能大于在 点的重力势能；又因为足球在此两处都静止（动能为零），所以足球 在点的机械能大于在点的机械能。足球从地面弹起到 点的过程中， 质量不变，速度减小，动能减小。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 21 综合拓展 图11-4-21 9.蹦蹦杆是一种健身器材，其脚踏板 连有一根弹簧（图11-4-21甲）。一名 同学玩蹦蹦杆的过程如图11-4-21乙所 示：①挤压弹簧到最低位置；②弹簧 恢复原状，人获得一个向上的速度； ③人向上运动到达最高位置。下列说 法正确的是( )。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 22 A.蹦蹦杆挤压弹簧到最低位置时， 人的重力势能转化为动能 B.人向上运动到最高位置时，动能 最大 C. 阶段，人的动能转化为重 力势能 D.在玩蹦蹦杆的过程中，人的机械能 保持不变 图11-4-21 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 23 图11-4-21 【解析】蹦蹦杆挤压弹簧到最低位置 时，人的质量不变，速度为零，所处 的高度变小，弹簧的形变量变大，则 人的动能为零，重力势能减小，弹簧 的弹性势能变大，故人的重力势能转 化为弹簧的弹性势能，A错误。人向 上运动到最高位置时，速度为零，故此时动能为零，B错误。当弹簧恢 复原状后，弹簧不再具有弹性势能，人在 阶段，质量不变，速 度变小，所处的高度变大，则人的动能变小，重力势能变大，此过程中 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 24 人的动能转化为重力势能，C正确。 由于在玩蹦蹦杆的过程中存在空气阻 力，且在与地面碰撞时有部分机械能 转化为其他形式的能，因而人的机械 能不守恒，故D错误。 【答案】C 图11-4-21 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 $$第十一章 功与机械能 11.4 动能和势能 第1课时 动能和势能 1 第1课时 动能和势能 新知预习 导学 2 知识梳理 1.能量 (1)定义:如果一个物体能够对别的物体_,我们就说这个物体 具有能量或能。 (2)单位:与功的单位相同,是_,符号为_。 做功 焦耳(或焦) 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 3 2.动能与势能 能的 形式 定义 影响因素 动能 物体由于_而具有 的能 ①质量相同时,速度越_的物体具 有的动能越大 ②速度相同时,质量越_的物体具 有的动能越大 重力 势能 高处的物体由于受 _作用而具有的能 物体的位置越_,_越大,它 具有的重力势能就越大 弹性 势能 物体发生_而 具有的能 弹性物体的弹性越强,形变越_, 它具有的弹性势能就越大 运动 大 大 重力 高 质量 弹性形变 大 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 4 问题导思 1.在“探究动能与哪些因素有关”的实验中,让质量不同的小球从斜面上 同一高度处由静止开始滚下的目的是什么? 答:让质量不同的小球从斜面上同一高度处由静止开始滚下,目的是使 所有小球到达水平面时获得相同的初速度。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 5 图11-4-1 2.某杂技团演员表演“飞牌切西瓜”,如图11-4-1所示, 一张张相同的扑克牌被表演者从手中甩出后,高速向 前飞行,最后不断嵌入西瓜中。为什么扑克牌甩出的 速度越大,嵌入西瓜中的深度就越深? 答:扑克牌质量不变,甩出的速度越大,动能越大,可以对其他物体做 的功越多,而嵌入西瓜中时的阻力一定,做功越多,移动距离越大,故 嵌入的深度就越深。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 6 第1课时 动能和势能 重点直击 导析 7 典例精析 知识点1 动能和势能 图11-4-2 例1 [传统文化] 《天工开物》中记载了一种用于灌 田的工具——水转筒车(图11-4-2),当流动的河水冲 击水轮转动时,竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中, 水流向岸上的农田。筒车能连续转动主要是因为流动的 河水( )。 D A.受到惯性 B.对水轮有浮力 C.具有重力势能 D.具有动能 【解析】流动的河水由于运动而具有动能,流水的动能对筒车的水轮做 功,使得水轮转动起来,故D正确。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 8 小锦囊 运动的物体具有动能,高处的物体具有重力势能,发生弹性形 变的物体具有弹性势能。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 9 针对训练 1.下列物体具有动能的是( )。 C A.被拉长的弹簧 B.悬停在天花板上的吊扇 C.在空中飞行的炮弹 D.静止在草坪上的足球 2.《中华人民共和国民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,“高空 抛物”是严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因是位于 高处的物体具有较大的( )。 C A.重力 B.动能 C.重力势能 D.弹性势能 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 10 知识点2 探究动能的大小与 哪些因素有关 例2 小华为了探究物体动能的大小与质量、速度的关系,设计了如下实 验。甲组实验:如下页图11-4-3甲所示,质量相同的两个小球,沿同一 光滑弧形轨道分别从处和 处开始向下运动,然后与放在水平面上的 纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。乙组实验:如下页图 11-4-3乙所示,质量不同的两个小球,沿同一光滑弧形轨道分别从 处 开始向下运动,然后与放在水平 面上的纸盒相碰,纸盒在水平面 上移动一段距离后静止。#1 图11-4-3 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 11 图11-4-3 (1)这个实验中,利用纸盒被碰撞后移动的_来比较小球的动能 大小,此处所采用的实验方法是_。 【解析】在该实验中,小球与纸盒相碰时,运动的小球对纸盒做功,将 小球动能的大小转换为纸盒移动的距离,纸盒被推动的距离越远,说明 小球做的功越多,其具有的动能就越大。 距离 转换法 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 【解析】动能的大小与物体的质量和速度都有关,要探究小球动能的大 小与速度的关系,应控制小球的质量相同,改变小球到达水平面时的速 度,即让质量相同的小球从不同的高度由静止滚下,故应采用题图甲所 示的方法。 (2)探究物体动能的大小与速度的关系时,应采用题图_(选填“甲” 或“乙”)所示的方法。 甲 图11-4-3 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 13 (3)由甲组实验可以得出结论:质量相同时,_ _。 速度越大的物体具有的 动能越大 图11-4-3 【解析】甲组实验中两个小球的质量相等,小球滚下的高度越高(即到 达水平面时的速度越大),小球将纸盒推动的距离越远,说明小球到达 水平面时具有的动能越大。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 14 (4)乙组实验中让小球从相同高度滚下的原因:使小球到达水平面时 的_相同。 速度 图11-4-3 【解析】乙组实验中两个小球的质量不同,为了研究物体动能与物体质 量的关系,应控制两个小球到达水平面上时的速度相同,因而让它们从 弧形轨道的同一高度上由静止滚下。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 15 小锦囊 1.本实验运用了转换法,即小球动能的大小是通过小球推动其 他物体移动的距离体现出来的。 2.根据控制变量法,探究动能与速度的关系时,要控制质量相同, 速度不同,即让同一小球从斜面上不同高度处由静止滚下;探究动能 与质量的关系时,要控制速度相同,质量不同,即让不同质量的小球 从斜面上同一高度处由静止滚下。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 16 针对训练 3.图11-4-4是“探究动能的大小与哪些因素有关”实验的装置示意图。 图11-4-4 (1)用该实验装置要探究的是物体 的动能与其_的关系。(物体 和物体 的质量不变) 速度 (2)该实验中所探究物体的动能是 指物体_(选填“”或“ ”)的动能。 (3)该实验物体中的速度是指物体从斜面上由静止滚下与物体 即将 碰撞时的速度,它是通过控制_(选填“释放高度”或“质量”) 来改变的。 释放高度 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 17 (4)实验表明,同一物体 从斜面的不同高度处由静止开始滚下,高度 越高,物体 被撞得越远。由此可得结论:质量相同时,速度越大的 物体具有的动能_(选填“越大”“越小”或“不变”)。 越大 图11-4-4 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 18 第1课时 动能和势能 素养达标 导练 19 基础巩固 1.海啸是由海底地震或火山爆发引发的巨大海浪,能直接冲毁建筑,具 有极大破坏力,这说明海啸形成的海浪具有巨大的( )。 C A.惯性 B.功率 C.动能 D.势能 2.冰雹是一些小如黄豆、大似栗子的冰粒,其破坏作用比雨雪大得多, 因为高空的冰雹具有较大的( )。 B A.弹性势能 B.重力势能 C.动能 D.惯性 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 20 3.上紧发条的玩具车在水平桌面上由静止开始运动,其运动的能量来源 于( )。 A A.弹性势能 B.电能 C.重力势能 D.动能 4.下列物体中,既具有动能又具有势能的是( )。 D A.停在空中的热气球 B.被拦河大坝拦住的河水 C.正在操场上赛跑的运动员 D.从空中匀速下落的羽毛 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 21 图11-4-5 5.如图11-4-5所示,智能机器狗驮着货物匀速上山的过 程中,它的( )。 C A.动能增大 B.动能减小 C.重力势能增大 D.重力势能减小 【解析】智能机器狗驮着货物匀速上山的过程中,质量不变,速度不变, 则动能不变;质量不变,高度增大,则重力势能增大。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 22 图11-4-6 6.[跨学科] 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。爬山区域的等高 线如图11-4-6所示,不考虑人体重的变化, 队伍重力势能最大的位置是( )。 D A.处 B.处 C.处 D. 处 【解析】由题图可知, 点的位置最高,由重力势能大小的影响因素可 知,不考虑人体重的变化,则队伍在 点的重力势能最大。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 23 图11-4-7 7.如图11-4-7所示,跳伞运动员在空中匀速直线下降, 在此过程中运动员和伞的动能_,重力势能 _。(均选填“增大”“减小”或“不变”) 不变 减小 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 24 图11-4-8 8.现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高 效。如图11-4-8所示,喷药无人机在农田上方沿 水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药,此过程 中,喷药无人机的动能_,重力势能_。 (均选填“增大”“减小”或“不变”) 减小 减小 【解析】喷药无人机沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药,此过程中 喷药无人机的速度和高度均不变,质量变小,故其动能和重力势能都减小。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 25 能力提升 图11-4-9 9.在“探究动能的大小与哪些因素有关”的 实验中,小明将质量不同 的两个 钢球分别从斜面上不同的高度 由静 止自由滚下,观察木块 被撞击后移动的 距离,实验过程如图11-4-9所示。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 26 图11-4-9 (1)实验中,探究的是_(选填 “钢球”或“木块”)的动能,其动能大小 通过_来反映。若水 平面绝对光滑,本实验将_(选填 “能”或“不能”)达到探究目的。 钢球 木块移动的距离 不能 【解析】若水平面绝对光滑,则木块运动 时不受摩擦力作用,木块被钢球撞击后将 保持匀速直线运动,不能通过木块移动的距离来判断钢球的动能大小, 本实验将不能达到探究目的。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 27 图11-4-9 (2)由甲、乙两图可得出结论:物体的动能 大小与_有关。 速度 (3)小华根据甲、丙两图得出结论:物体的 动能大小与质量有关,她的比较过程是_ (选填“正确”或“错误”)的,原因是_ _。 错误 没有 控制钢球到达水平面时的速度一定 【解析】探究物体的动能与质量的关系时,需要保证小球到达水平面时 的速度不变。因为甲、丙两图中钢球下落的高度不同,则到达水平面时 的速度不同,故不能得出动能大小与质量的关系。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 28 综合拓展 图11-4-10 10.在探究“重力势能的大小与哪些因素 有关”的实验中,已知物块、、 的质 量关系为 ,三个完全相 同的木桩和三个物块从高处释放时的位 置如图11-4-10甲所示;木桩被打击后陷 入沙中的情形如图11-4-10乙所示,物块 、 将木桩打入沙中的深度相同。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 29 图11-4-10 (1)实验时,应将物块在物桩的_ (选填“正上方”或“后上方”)释放,将 木桩打入沙中。 正上方 【解析】物块释放后会在重力的作用下沿 竖直方向运动,为了使物块能迎面撞击木 桩,应将物块在木桩的正上方由静止释放。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 30 图11-4-10 (2)比较物块和 将木桩打入沙中的深度, 可得结论:在质量一定时,物体高度越高, 重力势能_(选填“越大”或“越小”)。 越大 【解析】已知、 两物块的质量相同,由题 图可知释放时物块的高度大于物块 ,物块 将木桩打入沙中的深度大于物块 将木桩打 入沙中的深度,由此可得结论:物体的质量一定时,物体的高度越大, 具有的重力势能就越大。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 31 图11-4-10 (3)由于物块、 将木桩打入沙中的深度相同, 因而小刚认为物体重力势能的大小与质量无关。 你认为小刚的观点是_ (选填“正确”或“错 误”)的,理由是_。 错误 、两物块释放时的高度不同 【解析】探究物体重力势能的大小与质量的关系时,应控制物体下落的 高度相同。由题图可知物块、 释放时的高度不同,而它们将木桩打 入沙中的深度相同,即物块、 的下落高度不同,故无法比较物体重 力势能的大小与质量的关系,小刚的观点是错误的。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 32 $$