10.1 机械能 同步练习-2025-2026学年北师大版物理九年级上学期

第十章 机械能、内能及其转化 第一小节 机械能 基础知识点内容 1.能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量。 注意：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量的大小可以用能够做功的多少来量度，一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大。 ②一个物体“能够做功 ”并不是一定“要做功 ”也不是“正在做功 ”或“ 已经做功 ”，是说它具有做功的本领。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。 2.动能和势能 动能 势能 重力势能 弹性势能 区 别 概念 物体由于运动 而具有的能 物体由于受到重力并处在 一定高度时所具有的能 物体由于发生弹性 形变而具有的能 影响因素 质量、速度 质量、高度 弹性形变程度 联系 动能和是能在一定条件下可以相互转化 3.探究物体的动能跟哪些因素有关 ①研究对象：小钢球 ②研究方法：控制变量法。 如何判断钢球的动能大小：看木块 在水平面移动距离的远近（转换法）。 如何控制速度不变：不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，使到达斜面底 端时速度大小相同。 如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。 ③分析归纳： 保持钢球质量不变时结论：质量相同的物体，运动速度越大，动能越大； 保持钢球速度不变时结论：运动速度相同的物体，质量越大，动能越大； ④得出结论： 物体动能与质量和速度有关；速度越大，质量越大，动能也越大。 4.机械能及其转化 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能的单位是焦耳（J）。 方法：判断动能和势能的相互转化情况时，先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 5.机械能守恒 动能和是能在一定条件下可以相互转化，如果只有动能 和势能的相互转化，机械能的总和不变。 6.水能和风能的利用 水能：利用水能发电，修筑拦河坝提高上游水位，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 风能：风能也可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。 题型练习 一、选择题 1.如图所示，完全相同的羽毛球甲和乙，分别从竖直放置的M管和N管中的A高度处同时静止释放，沿竖直方向经B高度处落至管底。M内的空气已全部抽出，甲下落过程中不受阻力；N内的空气未抽出，乙下落过程中所受空气阻力不可忽略。下列说法正确的是（ ）甲 乙 M管 B A N管 A．甲通过B处时的动能等于乙通过B处时的动能 B．甲在B处的重力势能等于乙在B处的重力势能 C．从A运动到B的过程中，甲和乙所受合力大小始终相等 D．从A运动到B的过程中，重力对甲做的功大于重力对乙做的功 2.2024年11月4日，“神舟十八号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，返回舱在落地前的某段时间内沿竖直方向匀速下落，若降落伞和返回舱受到的重力分别为 G1和 G2，降落伞对返回舱的拉力为F，空气对返回舱的阻力为f，则下列说法正确的是（ ） A．F+f=G2 B．F+f=G1+G2 C．在这段时间内返回舱的机械能保持不变 D．在这段时间内返回舱的重力势能转化为动能 3.一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，下列说法正确的是（ ）A B C A．小球在下落过程中，重力势能增大 B．小球在下落过程中，机械能增大 C．小球所受的重力在AB段做的功小于在BC段做的功 D．小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率 4.重600N的小石爬山锻炼身体，如图所示是小石所在山景公园的等高线图。在他匀速下山过程中，下列说法正确的是（ ）C A．小石的动能逐渐增大 B．小石的机械能保持不变 C．小石从B点到A点重力做功1.2×105J D．小石在B点时的重力势能大于在C点的重力势能 5.如图是八达岭长城无人机帮助运送物资的情景，下列说法正确的是（ ） A．无人机上升过程中，货物的重力势能减小 B．无人机水平匀速飞行时，货物的机械能保持不变 C．无人机到达送货地点上空悬停期间，始终对货物做功 D．无人机下降过程中，货物的动能一定增大 6.如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，经最低点O点，到右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后经过的两个等高点，下列说法正确的是（ ） A．小球从P点向O点运动的过程中，所受重力做功 B．小球从P点到O点的过程中，重力势能变小，动能不变 C．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能守恒 D．小球通过M、N两点时的动能大小相等 7.游乐场上的翻滚过山车是一种惊险有趣的游戏，图3为过山车轨道的简化示意图。过山车从高处的A点沿倾斜轨道加速滑下至B点，然后沿圆环轨道减速上升至圆环顶部C点，再沿圆环轨道加速运动至D点，最后沿水平轨道减速运动直到停止。则下列说法中正确的是（ ） 图3 A B C D A．从A点到B点的过程中，过山车的重力势能增大，动能增大 B．从B点到C点的过程中，过山车的重力势能增大，动能减小 C．从C点到D点的过程中，过山车的动能转化为重力势能 D．从D点开始做减速运动，是因为过山车具有惯性 8.（多选）图7所示为某车站设计图，站台设计的高一些，车辆进站时关闭发动机，车辆由于惯性驶上站台，制动后停在站台上，出站时启动发动机加速驶离站台。下列说法正确的是（ ） A．进站过程中车辆的机械能减小图7 B．进站过程中车辆的机械能不变 C．进站过程中车辆的动能全部转换为重力势能 D．出站过程中车辆的重力势能减小，动能增大 9.在跳台滑雪运动的示意图中，虚线表示运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动轨迹。在运动过程中，下列说法正确的是（ ） A．以跳台为参照物，运动员是静止的 B．从A位置到B位置，运动员的机械能不变 C．在最高点C位置时，运动员受到的合力为0 D．从C位置到D位置，运动员的动能增大 10.如图所示是载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，在这段时间内，下列说法正确的是（ ） A．返回舱的动能不变 B．返回舱的重力势能不变 C．返回舱的机械能不变 D．返回舱所受重力不做功 11.第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区呼伦贝尔市举办。如图所示是一位运动员在单板滑雪U型场地上进行训练时，由A点运动到C点过程中，频闪摄影的照片，下列说法正确的是（ ） A．运动员在C点时的动能最大 B．运动员从A点运动到B点的过程中，所受重力不做功 C．运动员从B点运动到C点的过程中，重力势能增加 D．运动员从A点加速下滑到B点的过程中，动能转化为重力势能 12.如图6甲所示为游乐园中过山车运行的情景，图6乙是用小球和轨道模拟过山车某段运行过程的示意图，小球从A点由静止释放，沿轨道先后经过B、C、D三点，最后到达E点时小球的速度为零。已知B、D两点的高度相等，下列说法正确的是（ ）甲 图6 A B D E 乙 C A．小球在B点的重力势能大于其在D点的重力势能 B．小球通过B点时的速度大于其通过D点时的速度 C．小球从A点运动到C点的过程中，重力势能增加，动能减小 D．小球从A点运动到E点的过程中，机械能保持不变 13.图5所示，在滚摆实验中，滚摆不断地做上下往复运动，滚摆每次上升的高度总比上次要低一些。下列说法正确的是（ ）图5 A．滚摆上升过程中，它的重力势能减小，动能增加 B．滚摆下降过程中，它的动能减小，重力势能增加 C．实验过程中滚摆会逐渐停下来，说明能量不守恒 D．这个实验说明动能和重力势能可以相互转化 14.如图所示，小球从A点出发，先后经过轨道上的B、C、D、E各点。则下列说法正确的是（ ）A B C D E A．小球在B点的机械能大于它在D点的机械能 B．从B点到E点的过程中，小球的机械能守恒 C．到D点时，若小球所受的力全部消失，它将保持静止 D．从D点到E点的过程中，小球的动能增大、重力势能减小、机械能保持不变 15.（多选）小明将一个篮球竖直向上抛出两次，第一次要比第二次抛的更高一些"则下列说法中正确的有（ ） A．篮球上升过程中速度越来越慢，是因为受到的空气阻力越来越大 B．篮球上升到最高点时，动能为零，所受合力也为零 C．篮球下落过程中，篮球的动能是由重力势能转化来的 D．篮球撞击地面发生形变，第一次比第二次的最大形变程度更大一些 16.如图所示，小车从斜面上某一位置开始加速下滑，到达水平面后开始减速，最终停止在水平面上某一位置。下列说法中正确的是（ ） A．小车在水平面上运动时，运动状态不变 B．运动的小车会停下来，说明物体的运动需要力来维持 C．小车在斜面上运动时，重力势能减少，动能减少 D．小车在斜面上运动时，重力势能减少，动能增加 17.2024年3月20日，探月工程四期鹊桥二号由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。图5所示的是火箭加速升空的情境，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）图5 A．以地面为参照物，中继星是静止的 B．以火箭为参照物，中继星是运动的 C．中继星的重力势能增加 D．中继星的机械能不变 18.如图是跳水运动员跳水过程的示意图。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．起跳时，运动员对跳台的压力大于跳台对运动员的支持力 B．运动员离开跳台向上运动的过程中，重力势能转化为动能 C．从最高点到入水前的过程中，运动员所受的重力做功 D．从起跳到完全入水的整个过程中，运动员的机械能守恒 19.如图甲所示是小朋友荡秋千的情境。荡秋千的过程可以简化为一个小球摆动的过程，如图乙所示，小球自A点由静止释放，经B点运动到C点返回，B点为摆动过程中的最低点，C点比A点位置低。下列说法正确的是（ ）- 严4 , ,｀ ｀ .A A.小球由A点运动到C点的过程中，动能减少, l l l l l l l l l l B.小球由A点运动到B点的过程中，重力势能减少} C 勹 、、 -＇ } - J 、 B - 2 l 、 C.小球到C点时重力势能最大乙 甲 D.小球在A点的机械能小于在C点的机械能 20.图5所示是2023年2月23日19时49分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将中星26号卫星发射升空。长征三号乙运载火箭在加速升空过程中，卫星的机械能的变化，下列说法正确的是（ ）图5 A．动能不变，重力势能增加，机械能增加 B．动能减少，重力势能减少，机械能减少 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能增加，重力势能减少，机械能不变 21.如图5所示，我国自主研制的“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机，在水面高速滑行后，腾空而起，沿水平方向匀速飞行一段时间后减速下降。下列说法正确的是（ ） A．飞机腾空而起的过程中，其重力势能转化为动能图5 B．飞机沿水平方向匀速飞行时，其所受重力不做功 C．飞机减速下降的过程中，其重力势能增加 D．飞机只要加速飞行，其重力势能就一定减小 22.（多选）2022年11月12日10时03分搭载着“天舟五号”货运飞船的长征七号遥六运载火箭在我国文昌航天发射场准时点火发射，如图10所示为火箭发射时的场景。“天舟五号”货运飞船顺利入轨后，成功对接于空间站“天和核心舱”的后向端口，中国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访。下列说法中正确的是（ ） A．火箭加速升空时，“天舟五号”飞船受平衡力作用 B．火箭加速升空时，“天舟五号”飞船的机械能增大 C．火箭加速升空时，火箭燃料的化学能全部转化为机械能 D．“天舟五号”和“天和核心舱”对接时，它们是相对静止的 23.在体育课上，小康用胳膊将排球竖直向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（ ） A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性 B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向竖直向下的力 C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，运动状态保持不变 D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能转化为动能 24.图所示的是跳伞运动员在空中落向地面时的情境，打开降落伞后，若运动员在一段时间内的运动可以看作是竖直向下的匀速运动，则关于运动员在这段时间内，下列说法正确的是（ ） A.动能不变，重力势能不变，机械能不变 B.动能增加，重力势能减小，机械能不变 C.动能不变，重力势能减小，机械能减小 D.动能减小，重力势能减小，机械能减小 25.（多选）如图所示为小明在练习投篮时，篮球离手后在空中运动的情景，篮球运动过程中先后通过曲线上的A、B、C三点，最后落到地面。下列说法正确的是（ ） A.篮球由A运动到B的过程中，手对篮球的推力做功 B.篮球由A运动到B的过程中，篮球的动能减小 C.篮球由B运动到C的过程中，篮球的机械能增大 D.篮球由C落到地面的过程中，篮球的重力势能减小 二、实验题 1.小东想探究小球的动能大小与质量是否有关，请帮他将实验步骤补充完整。 （1）如图所示，将质量为m的小球A从斜槽上高为h的位置由静止释放，与水平面上的木块C相碰，测量并记录 。 （2）将木块C ，将质量为2m的小球B __________由静止释放，与水平面上的木块C相碰，测量并记录相关数据。 2.小东为了探究“小球的动能大小与速度是否有关”，设计了实验，步骤如下： ①将质量为m的小球A从斜槽上高为h的位置由静止释放，与水平面上的木块C相碰，测量木块C被小球A推动的距离S并记录，如图甲所示。 ②将质量为2m的小球B从同一斜槽上高仍为h的位置由静止释放，与水平面上同一位置的木块C相碰，测量木块C被小球B推动的距离S并记录，如图乙所示。 请根据以上实验步骤，回答下列问题： （1）实验中小球的动能大小通过_____________________反映。 （2）小东在探究过程中存在的问题：__________________________________。 3.如图所示，是小东探究动能大小影响因素的实验过程。三次实验均让小球由静止滚下，。 （1）实验中小球的动能大小是通过______来反映的； （2）甲、乙两次实验探究的是小球的动能大小与______是否有关； （3）进行图丙实验时，木块被撞后滑出木板掉落，由此可推断A、B两球的质量关系是：______（选填“<”“>”或“=”）。为了实验安全，小东想在丙图实验中的水平木板上铺毛巾，你认为这样的做法______。（选填“可行”或“不可行”） 4.小京为探究物体的动能大小跟哪些因素有关，由“十次车祸九次快”提出猜想一：动能的大小可能与速度有关；由“安全驾驶莫超载”提出猜想二：动能的大小可能与质量有关。 为了检验猜想是否正确，他利用如图所示的装置进行了甲、乙、丙实验，其中A、B为两个质量不相同的小球。 （1）实验中，小球到水平面时的动能是由_________能转化而来的。 （2）实验中，小球到达水平面的动能大小是通过木块被推动的距离来反映的。木块被推动的距离越远，反映小球的动能越_________。（选填“大”或“小”） （3）为了检验猜想一，选用甲、乙两图进行实验，由图中的实验现象，可以得到的结论是__________。 （4）为了检验猜想二，在完成图甲实验的基础上，进行了图丙的实验，但发现木块被撞后滑出了木板，为完成对比实验，在不改变木板长度的前提下，可以采用下列方法中的_________（选填选项前的字母）进行调整。 A．换比A质量小的球 B．给木板上铺毛巾 C．适当降低小球的高度 D．换较重的木块 5.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”。摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA<mB，摆线与竖直方向的夹角θ1<θ2 。 丙 乙 甲 C C C （1）把甲、乙装置并排放置，将A、B两球由静止同时释放，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的质量________（选填“有关”或“无关”）。 （2）将小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块在水平面上滑动一段距离后停止，本实验是通过比较 反映小球撞击木块C前的动能大小。 （3）通过比较乙、丙两实验的现象，可以发现：摆线与竖直方向的夹角较大，小球摆到竖直位置时速度较大，小球撞击木块C运动的就更远。于是可得到结论：物体的动能大小与_________有关。 6.小明利用实验小桌、装有细砂的容器、质量不同的物体A、B和C，探究重力势能的大小与哪些因素有关。如图所示，将物体从高处（图中水平虚线处）由静止释放，物体自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动。观察各次实验中桌腿陷入细砂中的深度情况，便可知物体释放前的重力势能大小的关系。已知实验中三个物体的质量关系为mA＜mB＜mC 。请回答下列问题： （1）比较______两次的实验结果可知，物体的重力势能与物体被举高的高度有关； （2）比较甲、丙、丁三次的实验结果可知，______相同的物体，质量越大，它的重力势能越大； （3）设乙实验中物体A释放前的重力势能为EA ，丁实验中物体C释放前的重力势能为EC，则EA______EC（选填“＞”、“＜”或“=”）。 7.如图所示，滚摆先从最高点运动到最低点，此过程中滚摆的能转化为能；接着，滚摆从最低点上升，（选填“能”或“不能”）到达原最高点，这是因为滚摆的机械能总量。（选填“增加”、“不变”或“减少”） 8.如图所示，小郎同学用力拉开弓以后释放，发现箭能够水平射出段距离，于是她用力使弓张开的形变程度变大，发现箭水平射出的距离也随之变远了。 （1）在上述小郎同学的实验活动中，她是通过 反映弓所具有的弹性势能大小的。 （2）小郎同学通过实验所研究的问题是 。 9.如图所示，小鹏用装有细砂的透明容器、小桌和质量不同的铁块做“探究物体的重力势能大小与质量是否有关”的实验。他的主要实验步骤如下： ①将桌面粘有少量橡皮泥的小桌水平放在细砂上，将质量为m1=100g的铁块举高到距小桌面H1=60cm高处自由释放，砸到小桌面上，用刻度尺测出桌腿进入细砂中的深度h1并记录在表格中。 ②将细砂整理平整后再放上小桌。将质量为m2=200g的铁块举高到距小桌面H2=80cm高处自由释放，砸到小桌面上，用刻度尺测出桌腿进入细砂中的深度h2并记录在表格中。 根据以上叙述，回答下列问题： （1）此实验的自变量是______。 （2）在实验中通过观察______反映铁块具有的重力势能的大小。 （3）小鹏在该探究实验的操作过程中存在的主要问题是______。 10.探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究。将光滑水平面与光滑斜面连接，如图所示。 ①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2cm，释放后，小球滚上斜面，记录小球在斜面最高点时的高度，记录在下表中 ②压缩甲弹簧3厘米，重复实验①步骤 ③换用不同弹簧，重复实验①步骤 实验序号 弹簧 弹簧长度/cm 弹簧材料 压缩量/cm 小球在斜面上高度/m 1 甲 20 合金1 2 0.18 2 甲 20 合金1 3 0.40 3 乙 20 合金2 2 0.22 4 丙 30 合金1 2 0.12 5 丁 30 合金2 2 0.15 (1)实验中，释放弹簧后，弹簧的________能最终转化为小球的________能； (2)比较_______（选填实验序号），说明弹簧的弹性势能大小与弹簧的形变大小有关； (3)由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的________有关。 答案： 一．1.B 2.A 3.D 4.D 5.B 6.A 7.B 8.AD 9.D 10.A 11.C 12.B 13.D 14.A 15.CD 16.D 17.C 18.C 19.B 20.C 21.B 22.BD 23.B 24.C 25.BD 二、1.（1）木块在水平面上移动的距离 （2）放回原来的位置 从斜槽上高为h的位置 2.（1）木块移动的距离 （2）没有控制小球的质量相同，没有改变小球到达水平的初速度 3.（1）木块移动的距离 （2）速度 （3）< 不可行 4.（1）重力势 （2）大 （3）在质量相同的情况下，速度越大，动能越大 （4）C 5.（1）无关 （2）木块C在水平面上滑行距离 （3）物体的速度 6.（1）甲乙 （2）高度 （3）< 7.重力势 动 不能 减少 8.（1）箭水平射出的距离 （2）弓的弹性势能大小与形变程度是否有关 9.（1）铁块的质量 （2）桌腿陷入细沙中的深度 （3）没有控制铁块举高到小桌面的高度不变 10.（1）弹性势 重力势 （2）1、2 （3）压缩长度或材料 1 学科网（北京）股份有限公司 $