第4节 动能和势能（举一反三讲义）物理沪粤版2024九年级上册

第4节 动能和势能 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：能量 2 知识点2：动能 3 知识点3：势能 4 知识点4：机械能的转化 6 【巩固训练】 7 【学科素养】 1．科学观念：形成动能、势能（重力势能、弹性势能 ）、机械能的概念，理解动能、势能大小的影响因素，掌握动能与势能相互转化的规律，构建机械能相关的物理观念体系，能运用这些观念解释生活中如过山车运动、蹦床弹跳等机械能转化的现象； 2．科学思维：通过探究动能、重力势能大小影响因素的实验，经历猜想、设计实验、进行实验、分析论证等过程，提升科学探究中的逻辑思维能力；在分析动能与势能转化实例时，培养归纳、推理能力，运用科学思维方法认识机械能转化的本质； 3．科学探究：经历 “探究动能的大小与哪些因素有关”“探究重力势能的大小与哪些因素有关” 等实验，学会控制变量法的运用，提升制定实验方案、收集和处理实验数据、分析论证的科学探究能力； 4．科学态度与责任：通过对生活中机械能现象的探究，激发对物理学科的兴趣，养成尊重事实、严谨认真的科学态度；认识机械能转化在生活和科技中的应用（如水力发电 ），体会物理知识对社会发展的作用，增强社会责任感 。 重点： 1．理解动能、重力势能、弹性势能的概念，能准确判断物体具有何种形式的能； 2．掌握动能、重力势能大小的影响因素，通过实验探究并总结出 “质量越大、速度越大，动能越大；质量越大、高度越高，重力势能越大” 等结论； 3．理解动能与势能（重力势能、弹性势能 ）相互转化的过程，能分析生活中如摆球摆动、过山车运动等典型实例的能量转化情况 。 难点： 1．探究实验中，如何精准控制变量（如让小球从同一高度滚下保证速度相同，选用不同质量小球改变质量等 ），以及如何通过木块被推动的距离、木桩被打入的深度等间接反映动能、重力势能大小（转换法的理解与运用 ）； 2．全面、动态地分析复杂情境中动能与势能的相互转化，如蹦床运动中，小孩下落、接触蹦床、弹起等多个阶段，动能、重力势能、弹性势能的连续转化过程，准确把握每个阶段能量的变化及转化关系； 3．理解有摩擦等阻力时，机械能转化过程中机械能总量减少这一规律，能解释摆球摆动高度逐渐降低等现象，并区分理想情况与实际情况中机械能转化的差异 。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：能量 1. 定义：物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，能量简称能。 注意:一个物体具有能量,并不是说这个物体一定正在做功。 2. 能量和功的关系：能量大小可以通过做功多少来体现。一个物体能够做的功越多，表明它具有的能量越大。 3. 单位：能的单位就是功的单位，国际单位是焦耳(J)。 【典例1】（1）定义：物体能 ，我们就说这个物体具有能量，简称能 （2）大小及单位：物体能够做的功越多，它具有的能就越大；能的单位是 ，符号是 【答案】 对外做功 焦耳 J 【难度】0.94 【知识点】能量的概念及单位、功和能的关系 【解析】【小题1】能的定义：一个物体能够对另一个物体做功，我们就说这个物体具有能量，即物体能对外做功，就说这个物体具有能量，简称能 。 【小题2】[1][2]在国际单位制中，能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。比如，1千克的物体被举高1米所具有的重力势能约为9.8J。 【变式1】物体能 ，我们就说这个物体具有能量，简称能。物体 越多，它具有的能就越多。能的单位是 。 【答案】 对外做功 能够对外做功 焦耳（J） 【难度】0.94 【知识点】能量的概念及单位 【详解】[1]一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。 [2]物体能够对外做的功越多，表示它具有的能量就越多，能量的大小用能够做的功的多少来衡量。 [3]能量的国际单位与功的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号为J。 【变式2】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 【难度】0.85 【知识点】功和能的关系、弹性势能的概念及影响因素、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【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。 【变式3】关于功和能的关系，下列几种说法中，正确的是（    ） A．具有能的物体一定正在做功 B．物体具有的能越大，它做的功就越多 C．物体做的功越多，它具有的能越大 D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】能量的概念及单位、功和能的关系 【详解】A．物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，故A错误； B．物体具有的能越多，它做功的本领越大，但有可能不做功，故B错误； C．做功的过程是能量转化的过程，物体做功的多说明转化的能量多，但不能说它具有的能量多，故C错误； D．能量反映了物体做功的本领，它能够做的功越多，那它具有的能就越大，故D正确。 故选D。 知识点2：动能 1.定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。 2.探究动能的大小与哪些因素有关 (1)探究动能大小与速度大小的关系 实验设计：如图所示，让同一小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击置于水平面上的木块，观察木块移动距离的长短。 实验现象：由较高位置释放的小球，推动木块移动的距离长。 分析论证：同一小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，位置越高，小球到达水平面的速度越大，小球推动木块移动的距离越长，表明小球的动能越大。 实验结论：质量相同时，速度大的物体能做的功多，它具有的动能更大。 (2)探究动能大小与质量大小的关系 实验设计：如图所示，先让不同质量的小球先后从斜面上同一高度处由静止开始滚下，比较它们在水平面上运动速度的大小；然后让这两个小球从斜面上同一高度处由静止开始滚下后撞击置于水平面上的木块，观察木块移动距离的长短。 实验现象：斜面上同一高度由静止开始滚下的小球到达水平面的速度相同。质量较大的小球，推动木块移动的距离长。 分析论证：速度相同时，质量越大的小球推动木块移动的距离越长，表明质量越大的小球的动能越大。 实验结论：速度相同时, 质量大的物体能做的功多，它具有的动能更大。 总结：物体的动能与速度和质量有关，速度越大, 质量越大，它具有的动能越大。 思想方法 控制变量法：让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，从而控制小球撞击木块的速度不同，即质量相同时，改变速度进行对比实验。 转换法：通过木块移动的距离来比较小球动能的大小。 【典例1】（2025·安徽宿州·三模）“十次车祸九次快，还有一次是超载”，八年级物理兴趣小组的同学们提出：“高速路上汽车碰撞危害程度与汽车的动能大小有关”，他们结合生活实际提出了以下猜想： 猜想一：物体的动能可能跟速度有关。 猜想二：物体的动能可能跟质量有关。 为验证上述猜想，他们做了如图所示的实验：用钢球模拟汽车，让钢球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，其中，。 (1)兴趣小组分别将同一钢球放在同一斜面的不同高度处由静止释放，如图甲、乙所示。通过观察木块的滑行距离，滑行距离越远，说明 （选填“钢球”或“木块”）的动能较大，此次探究运用的物理方法是 ； (2)为探究动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验探究，初步得出的结论是：速度相同的物体，质量越大，动能越大； (3)兴趣小组在探究过程中发现钢球撞击木块时，有很多次并不能沿直线轨迹推动木块，于是提出如图丁所示的方案改进，通过观察钢球撞击上端固定的相同塑料软片，比较撞击的软片数目来比较钢球的动能大小。老师指出此装置不适合体积不同的钢球做实验，原因是 。 【答案】(1) 钢球 转换法 (2)甲、丙 (3)塑料软片对不同体积的钢球阻力不同 【难度】0.65 【知识点】探究影响动能因素的实验装置及作用、探究动能大小与质量的关系、控制变量法、转换法 【详解】（1）[1][2]钢球从斜面滚下来时具有动能，钢球推动木块对木块做功，推动木块的距离越远就对木块做功越多，体现钢球具有的动能越大，这是转换的物理方法。 （2）为了探究动能大小与质量的关系，需要控制速度相同，所以要将质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，所以选甲、丙两图。 （3）体积越大的物体与塑料软片的压力越大，压力越大，阻力越大，所以体积大小不同的钢球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，故不能通过比较撞击的软片数目来比较钢球的动能大小。 【变式1】下列物体中，具有动能的是（　　） A．放在桌上的玻璃杯 B．挂在树上的苹果 C．正在滑雪的人 D．停在机场上的飞机 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】动能的概念、影响动能的因素 【详解】由于运动而具有的能量为动能。 A．放在桌上的玻璃杯，速度为0，没有动能，故A不符合题意；     B．挂在树上的苹果，速度为0，没有动能，故B不符合题意； C．正在滑雪的人，相对地面的位置发生改变，是运动的，具有动能，故C符合题意；     D．停在机场上的飞机，速度为0，没有动能，故D不符合题意。 故选C。 【变式2】质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么（    ） A．燕子比鸽子飞得快 B．鸽子比燕子飞得快 C．燕子比鸽子飞得高 D．鸽子比燕子飞得高 【答案】A 【难度】0.85 【知识点】动能、比较动能大小 【详解】质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果速度相同，质量大的鸽子动能大，如果它们的动能相等，一定是鸽子的速度小，故选A． 【变式3】（24-25八年级下·山东淄博·期末）如图所示，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从同一斜面的不同高度处由静止释放，撞击同一木块。请回答下列问题： (1)该实验的目的是研究铁球的动能大小与 的关系； (2)通过观察 可以判断铁球动能的大小，从而得出 的结论； (3)木块被撞击后由于摩擦力的缘故，将沿水平面做减速运动，它最终会停下；在此过程中木块受到的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若水平面光滑，则该实验能得出结论吗？ （选填“能”或“不能”），因为此时木块被撞后将 。 【答案】(1)速度 (2) 木块被撞击后运动的距离 见解析 (3) 不变 不能 做匀速直线运动 【难度】0.65 【知识点】影响滑动摩擦力大小的因素、从受力情况判断运动状态变化、探究动能大小与速度的关系 【详解】（1）实验中研究的是铁球的动能大小，让同一铁球沿斜面的不同高度静止释放，撞击同一木块，这控制了质量相同，高度不同，铁球到达水平面的速度不同，目的是探究物体的动能与速度的关系。 （2）[1][2]实验采用转换法，通过观察木块被撞击后移动距离的大小来判断铁球动能的大小。由于动能的大小与质量和速度有关，质量一定时，动能大小与速度有关，根据实验可以得出结论：在质量一定时，速度越大，动能越大。 （3）[1]在此过程中，木块对水平面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，木块受到的摩擦力不变。 [2][3]若水平面光滑，则该实验不能得出结论，因为此时木块被撞后，木块不再受阻力，不能停下来，木块的速度不改变，将做匀速直线运动。 知识点3：势能 1. 势能：重力势能和弹性势能统称为势能。 (1)重力势能：物理学中，把高处的物体由于受重力作用而具有的能叫做重力势能。一切被举高的物体都具有重力势能。 (2)弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。 2. 探究重力势能的大小与哪些因素有关 实验设计：(1)如图所示，先让同一个重物在不同高度处从静止开始下落, 打击小木桩, 观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 (2)让质量不同的重物分别在同一高度处，从静止开始下落，打击小木桩, 观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 实验现象： (1)质量相同的重物，从较高位置静止下落时，小木桩被打入沙中深度大。 (2)从相同高度静止下落，质量较大的重物打击小木桩陷入沙中深度大。 实验结论： (1)质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大。 (2)高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。 总结：物体的重力势能大小与物体的质量和高度有关, 物体的位置越高，质量越大，具有的重力势能就越大。 3. 弹性势能大小的影响因素 实验结论：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。 【典例1】（24-25八年级下·安徽合肥·期末）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点和点，则物体在 点时重力势能小。 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】比较重力势能的大小 【详解】由图可看出，A点所在的海拔为995m，B点所在的海拔为1040m，同一个物体质量不变，位置越低，重力势能越小，故A点的重力势能小。 【典例2】（24-25九年级下·福建福州·期中）小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 次数 橡皮条 橡皮条的宽度/cm 橡皮条的长度/cm 弹珠被弹射的水平距离/m 1 a 0.50 20.00 10.10 2 b 0.50 30.00 8.20 3 c 1.00 20.00 14.00 (1)实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； (2)比较1、2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关； (3)比较 次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关； (4)用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是 　 　 ； A．窄面长的 B．宽面长的 C．窄面短的 D．宽面短的 (5)根据以上实验，再提出一个可以探究的科学问题： 。 【答案】(1)弹珠被弹射的水平距离 (2)长度 (3)1、3 (4)D (5)橡皮条的弹性势能与橡皮条的材料是否有关 【难度】0.65 【知识点】弹性势能的概念及影响因素 【详解】（1）根据转化法，橡皮条的弹性势能的大小是通过弹珠被弹射的水平距离来反映的，弹珠射出的越远，说明橡皮条的弹性势能越大。 （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。 （3）根据控制变量法，要想探究橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度的关系，应控制拉伸相同的伸长量，橡皮长度相同，橡皮条宽度不同，因此应比较第1次和第3次实验，此时拉伸相同的伸长量，橡皮长度相同，条宽不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。 （4）由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；根据表格数据还可知，在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （5）制成橡皮条的材料有很多种，因此可以猜想橡皮条的弹性势能可能与橡皮条的材料有关。 【变式1】如图所示，货架上A、B、C、D四个体积相同的实心球，已知ρA=ρB>ρC=ρD，则A与B相比， 重力势能大，B与C相比， 重力势能大。 【答案】 A B 【难度】0.65 【知识点】密度公式的简单应用、比较重力势能的大小 【详解】[1]在质量相同时，物体的位置越高，重力势能越大。货架上A、B、C、D四个体积相同的实心球，已知ρA=ρB>ρC=ρD，根据密度公式有 可知 mA=mB……① mB>mC……② 由上图知，A球的高度大于B球的高度，结合①，则A与B相比，A重力势能大。 [2]在物体的高度相同时，质量越大，重力势能越大，B与C相比，两球的高度相同，结合②， B重力势能大。 【变式2】某兴趣小组在探究篮球反弹的高度与什么因素有关时，提出了如下猜想： 甲：球的反弹高度与地面的材料有关 乙；球的反弹高度与球充气量的多少有关 丙：球的反弹高度与球下落的高度有关 （1）兴趣小组进行实验时，三次实验的篮球都在高处静止释放，反弹后的最高点如图所示，其目的是为了验证上述 （选填“甲”“乙”或“丙”）的猜想，到的实验结论是： ； （2）要验证“猜想丙”，请完成 ①根据题意，设计实验记录数据的表格 ； ②写出实验操作步骤（可以画图并文字说明） 。 【答案】 乙 在地面材料和下落高度相同时，充气量越足，篮球的反弹的高度越高 见解析 见解析 【难度】0.65 【知识点】弹性势能大小的比较、控制变量法 【详解】（1）[1][2]由题意可知，篮球的下落高度和地面的材料相同，球的充气量不同，所以探究的是球的反弹高度与球充气量的关系，是为了验证猜想乙，根据图中数据可得出的结论是：在地面材料和下落高度相同时，充气量越足，篮球反弹的高度越高。 （2）①[3]由题意可知，本题应用了控制变量法进行实验探究，要验证“猜想丙”，需要控制地面的材料、充气量的多少相同，改变篮球下落的高度，并记录篮球反弹的高度。为了使结论具有普遍性，至少完成三次实验，故数据表格如下： 次数 地面的材料 充气量的多少 篮球下落的高度/cm 篮球反弹的高度/cm 1 2 3 ②[4]实验步骤：如图所示，地面的材料都用大理石，选择充气量充足的篮球，分别从高度为55cm、45cm和25cm的地方静止释放，观察篮球反弹的高度，并将数据记录在表表格中。 【变式3】利用图甲中的势能演示实验器(质量不同的钢球、透明塑料管、泡沫板、带托垫的长铁钉等)探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关，进行了如下操作 (1)自变量： ；怎么改： 。因变量： ；怎么测： 。 (2)按照正确的步骤进行了实验，请你把下面的实验内容补充完整 ①让质量为m的钢球，从高度为h1的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s1； ②让质量为m的钢球 ，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s2； ③ ，从高度为h3的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s3； ④测得h1<h2<h3，s1<s2<s3，根据实验数据可得结论 . (3)设计实验表格 。 【答案】(1) 物体所处位置的高度 使用同一钢球，让它从不同高度的塑料管顶部由静止释放 物体重力势能的大小 测量托垫向下移动的距离 (2) 从高度为h2的塑料管顶部由静止释放 让质量为m的钢球 质量相同的物体，所处位置的高度越高，重力势能越大 (3) h/m s/m 【难度】0.65 【知识点】探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用、探究重力势能大小与高度的关系 【详解】（1）[1][2]自变量是在实验中被操纵或改变的变量。在探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关的实验中，需要改变物体所处的高度，所以自变量是物体所处位置的高度。改变方法是：使用同一钢球，让它从不同高度的塑料管顶部由静止释放。 [3][4]因变量是随着自变量的变化而变化的变量。在该实验中，重力势能的大小通过钢球砸到泡沫板上使长铁钉托垫向下移动的距离来体现，所以因变量是物体重力势能的大小。测量方法是：测量托垫向下移动的距离。 （2）①让质量为m的钢球，从高度为h1的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s1； ②[1]为了探究重力势能与高度的关系，应保持钢球质量不变，改变高度，所以让质量为m的钢球从高度为h2的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，测量托垫向下移动的距离为s2； ③[2]同理，为了进一步探究，还需要再改变高度进行实验，所以让质量为m的钢球，从高度为h3的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，测量托垫向下移动的距离为s3。 ④[3]已知 ℎ1< ℎ2< ℎ3​， ��1< ��2<��3，​即高度越高，托垫向下移动的距离越大，说明钢球的重力势能越大，所以可得结论：质量相同的物体，所处位置的高度越高，重力势能越大。 （3）设计实验表格如下所示： h/m s/m 知识点4：机械能的转化 1. 机械能 物体的动能和势能统称为机械能。一个物体可以同时具有动能和势能。例如，空中飞行的客机具有动能和重力势能；瀑布的水具有重力势能和动能。 2. 研究动能与重力势能的转化 (1)如图所示，摆球左右摆动过程中，位置和速度不断发生变化。 (2)实验分析： 运动方向 高度 速度 重力势能 动能 能的转化 下降 A→C B→C 变低 变大 变小 变大 重力势能转化为动能 上升 C→A C→B 变高 变小 变大 变小 动能转化为重力势能 (3)实验归纳：在一定条件下，动能和势能可以相互转化。 3. 动能与势能转化的应用 过山车运动 —— 高处重力势能大，下滑时重力势能转化为动能；上升时动能转化为重力势能。 小孩玩蹦床 —— 下落时重力势能转动能，接触蹦床后动能转弹性势能，弹起时弹性势能转动能、重力势能。 摩擦等阻力会使机械能在转化过程中逐渐减少，这是实际现象与理想情况（无阻力时机械能守恒）的差异所在。 有摩擦等阻力时，动能与势能转化中机械能减少；机械能也可与其他形式能转化（如水力发电：水的机械能转电能；电动机：电能转机械能 ） 4. 机械能守恒 (1)大量研究表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 (2)机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化，即动能的增减量等于势能的减增量；或者说，没有机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为机械能。 5. 机械能与其他形式的能之间的转化 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能；电动机工作时，是电能转化为机械能。 【典例1】机械能及其转化 (1) 、 和 统称为机械能。 (2)物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有 和 相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。 【答案】(1) 动能 重力势能 弹性势能 (2) 动能 势能 【难度】0.94 【知识点】机械能的概念 【详解】（1）[1][2][3]根据机械能定义，机械能是动能和势能的总和，势能又包括重力势能和弹性势能。所以动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （2）[1][2]机械能是动能和势能的总和，在只有动能和势能相互转化的过程中，没有其他形式的能量参与转化，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。这里的势能可以是重力势能或者弹性势能。 【变式1】蹦床运动是奥运会比赛项目之一，通过在蹦床上的弹跳，在空中做出各种动作，展现力与运动的完美结合。在蹦床过程中，运动员的弹跳高度是逐渐降低的，运动员在一次弹跳上升和下降过程中经过同一点时，下列判断正确的是（　　） A．运动速度大小相同 B．机械能相同 C．动能相同 D．重力势能相同 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、机械能的概念、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】在蹦床过程中，运动员的弹跳高度是逐渐降低的，说明在运动员上下运动的过程中，由于空气阻力的存在，他的机械能在不断减小；运动员在一次弹跳上升和下降过程中经过同一点时，运动员的质量和高度相同，所以他具有的重力势能相同；而他的机械能在不断减小，所以他在上升和下降时具有的机械能不同，机械能等于动能与重力势能之和，所以他上升和下降时具有的动能也不同，动能与质量、速度有关，他的质量不变，所以，他在上升和下降时的速度大小不同，故D正确，ABC错误。 故选D。 【变式2】（24-25八年级下·山东淄博·期末）神舟十九号载人飞船返回舱于2025年4月30日在东风着陆场安全着陆，返回舱打开降落伞后，在竖直匀速下落过程中（　　） A．重力势能减小 B．动能增大 C．重力势能转化为动能 D．机械能守恒 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、重力势能的概念及影响因素、辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】A．重力势能大小的影响因素是质量和高度，返回舱在竖直匀速下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故A符合题意； B．动能大小的影响因素是质量和速度，返回舱在竖直匀速下落过程中，质量和速度都不变，则动能不变，故B不符合题意； C．返回舱穿越大气层时，返回舱克服空气的阻力做功，重力势能转化为内能，故C不符合题意； D．返回舱匀速下落的过程中，它的质量不变，速度不变，故动能不变；同时质量不变，高度减小，重力势能减小，所以机械能变小，机械能不守恒，故D不符合题意。 故选A。 【变式3】（2025·湖南湘西·二模）如图所示，将一个小球用细绳悬挂起来，先把小球从B点拉至A点后静止释放，小球会在A、C两点之间来回摆动，最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．小球从B点拉至A点过程重力做功使小球重力势能增加 B．小球从A点摆动至B点，势能全部转化动能 C．小球每次经过B点，其动能都比上一次小 D．小球最终会停在A点 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】单摆和滚摆运动时的能量变化情况 【详解】A．小球从B点拉至A点过程，拉力对小球做功，使小球重力势能增加，故A错误； B．小球从A点摆动至B点，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，势能没有全部转化动能，故B错误； C．由于小球运动过程中机械能损失，所以球每次经过点B的速度都有所减慢，小球每次经过B点，其动能都比上一次小，故C正确； D．B点的位置最低，小球静止后的机械能最小，所以小球最终静止在B点，故D错误。 故选C。 【巩固训练】 一、单选题 1．（24-25八年级下·吉林长春·期末）下列单位中，能量的单位是（　　） A．瓦特 B．牛顿 C．焦耳 D．帕斯卡 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】力的概念和单位、压强的定义和单位、功率的定义及意义、能量的概念及单位 【详解】A．瓦特是功率的单位，故A不符合题意； B．牛顿是力的单位，故B不符合题意； C．焦耳是能量的单位，故C符合题意； D．帕斯卡是压强的单位，故D不符合题意。 故选 C。 2．（2025·江苏淮安·一模）如图所示是同学们垫排球的场景，排球离开胳膊后能继续上升，是由于排球具有 ；在排球减速上升过程中，其动能逐渐 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。 【答案】 惯性 变小 【难度】0.85 【知识点】生活中的惯性现象、动能的概念、影响动能的因素 【详解】[1]排球离开胳膊后能继续上升，是由于排球具有惯性，保持原来向上的运动状态。 [2]在排球减速上升过程中，质量不变，速度变小，其动能逐渐变小。 3．（2025·湖南衡阳·二模）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)小明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)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静止释放，球离开弹簧撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与 的关系； (4)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)控制小球到达水平面时初速度相同 (2)木块移动的距离的大小 (3)速度 (4) 不可行 木块最终移动的距离相同 【难度】0.65 【知识点】探究影响动能因素的实验装置及作用、探究动能大小与速度的关系、探究动能大小与质量的关系 【详解】（1）小球在斜面上加速运动，小球从同一斜面上由静止滑下时的高度越大，进入水平面时的速度就越大，故小明将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是控制小球到达水平面时初速度相同。 （2）本实验的研究对象为小球，该实验中物体的动能指小球的动能，根据转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小。 （3）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）[1][2]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，小球获得的动能相同，小球的质量不同，小球撞击同一木块时的速度不同，实验中没有控制速度相同，故小华的设计方案不可行；如果用该方案，小球对木块做的功相同，故可看到木块移动的距离相同。 4．（2025·黑龙江佳木斯·二模）探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”： 实验中，选用质量不同的两个钢球和（的质量大于），分别从不同的高度和（）由静止开始滚下，观察木块被撞击后移动的距离，实验过程如图所示∶ (1)该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能； (2)比较甲乙两图进行的实验，可得出结论∶ ； (3)木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力 ，克服摩擦力做功的功率 （两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1)钢球 (2)质量一定时，物体的速度越大，物体的动能越大 (3) 不变 变小 【难度】0.65 【知识点】P=Fv、探究影响动能因素的实验装置及作用、探究动能大小与速度的关系 【详解】（1）该实验探究的是碰撞前钢球的动能，碰撞时，钢球的动能越大，钢球对木块做的功就越多，木块移动的距离就越远，所以该实验中物体的动能是指钢球的动能。 （2）图甲、乙中，钢球的质量相同，甲图中钢球下滑的高度大于乙图中的钢球的下滑高度，则碰撞时，甲图中钢球的速度大于乙图中钢球的速度，碰撞后，甲图中木块移动的距离大于乙图中的木块移动的距离，则可得出的结论为：质量一定时，物体的速度越大，物体的动能越大。 （3）[1]木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不变，滑动摩擦力不变。 [2]木块在水平面上运动时的速度越来越小，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，根据功率P=Fv知，克服摩擦力做功的功率变小。 5．（24-25八年级下·广东惠州·期末）探究“物体的动能与哪些因素有关”时，实验过程如图所示。 (1)图中实验是在探究物体的动能与 的关系； 实验中，“物体的动能”指的是 （选填“小球”或“木块”）的动能； (2)由甲、乙两图得出实验结论 ； (3)假设实验装置的水平面的可选对象有①粗糙的木板、②平滑的玻璃、③绝对光滑的平面，则一定不能选择的是 （填序号），原因是 ； 若要继续探究“物体的动能与质量的关系”，则应补充的实验器材是 。 【答案】(1) 速度 小球 (2)当物体的质量相同时，速度越大，物体的动能越大 (3) ③ 木块被撞后以恒定不变的速度一直运动下去，无法比较木块运动距离 质量不同的小球 【难度】0.65 【知识点】探究影响动能因素的实验装置及作用、探究动能大小与速度的关系、探究动能大小与质量的关系 【详解】（1）[1]实验中用的是同一小球从同一斜面的不同高度自由滚下，小球的质量相同，小球到达斜面底端的速度不同，撞击木块移动的距离不同，因此实验探究的是物体的动能与速度的关系。 [2]探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体现，所以通过小球对木块做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球对木块做功的多少，从而判断出小球具有的动能的大小，运用转换法，所以实验对象是小球， 因此“物体的动能”中“物体”指的是小球。 （2）甲、乙两实验中，小球的质量相同，甲实验中小球到达水平面初始速度大，将木块推动的距离远，对木块做的功多，说明甲实验中小球的动能大， 因此可得结论为：当物体的质量相同时，速度越大，它的动能越大。 （3）[1][2]水平面如果绝对光滑，没有摩擦，木块被撞后将以恒定不变的速度一直运动下去，无法比较木块运动距离，所以不能选择绝对光滑的平面，即不能选择③。 [3]若要继续探究“物体的动能与质量的关系”，需要控制速度相同，小球的质量不同，因此应补充的实验器材是质量不同的小球。 6．（24-25八年级下·福建厦门·期末）小鹭发现汽车刹车后总是会向前滑行一段距离，他猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为了验证猜想，小鹭设计了实验：在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。 (1)为探究小球运动距离与水平面粗糙程度是否有关，先后三次将小球从斜面同一位置由静止释放，如图甲所示，由此得到结论： 。 (2)在上述实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做功为，克服木板的摩擦力做功为，则 。 (3)为探究小球运动距离与速度的关系，先后三次将小球从同一斜面的 高度处由静止释放，比较小球在 粗糙面上运动的路程。（均选填“相同”或“不同”） (4)在上述实验基础上，增加一个木块可继续探究物体动能大小的影响因素实验。设计方案如图乙所示：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为、的位置滚下（，），推动同一个木块运动一段距离后静止。你认为这个实验设计合理吗？ 。理由是 ，在如图乙所示的两次实验中，小球运动到斜面底端时动能较大的是 球。 【答案】(1)速度相同时，水平面越光滑，小球运动距离越远 (2)= (3) 不同 相同 (4) 不合理 没有控制速度相同 A 【难度】0.65 【知识点】探究阻力对物体运动影响的实验装置和实验步骤、功的计算和估算、探究动能大小与速度的关系、探究动能大小与质量的关系 【详解】（1）为了探究小球在水平面上运动距离与接触面的粗糙程度的关系，要控制小球的速度相同，改变接触面的粗糙程度，所以要让小球在同一斜面的同一位置静止释放，观察小球在水平面运动的距离从而得出结论。通过图甲可得：速度相同时，水平面越光滑，小球运动距离越远。 （2）因小球到达水平面时初始速度相同，小球的动能相同，最终的速度为0，小球的动能全部转化为内能，大小等于克服摩擦力做的功，故小球在毛巾、木板表面上克服摩擦力做功分别为、，则。 （3）[1][2]要探究小球在水平面上运动距离与速度的关系，根据控制变量法原则，应使小球的速度不同，接触面粗糙程度相同，所以应该让小球从不同的高度处由静止释放，比较小球在相同粗糙面上运动的路程。 （4）[1][2]继续探究物体动能大小的影响因素实验，应该改变物体的质量，使其速度相同，故让质量不同的小球A、B，从同一斜面的同一高度静止释放，故题目中的设计不合理，没有控制速度相同。 [3]由图乙知，小球运动的距离越远，小球运动到斜面底端时动能就越大，故A球动能较大。 7．如图所示，图甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置，图乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置。 (1)甲实验的目的是探究钢球动能的大小与 的关系；实验时是通过观察 从而判断钢球动能的大小； (2)根据甲图实验得出的结论能解释生活中汽车 （选填“超载”或“超速”）问题；如果水平面绝对光滑， （选填“能”或“不能”）得出实验结论； (3)进行乙实验时，让同一小车从斜面上的同一高度静止自由滑下，其目的是使小车到达水平面的初始 相同，当小车在水平面上运动时，小车所受支持力 （选填“做功”或“不做功”）； (4)在图乙实验中，小车在毛巾表面和木板表面克服摩擦力做的功分别是W1、W2，则 （填“>”“<”或“=”）。 【答案】(1) 质量 木块被推动的距离 (2) 超载 不能 (3) 速度 不做功 (4)= 【难度】0.65 【知识点】探究阻力对物体运动影响的实验装置和实验步骤、力做功的必要因素、探究影响动能因素的实验装置及作用、探究动能大小与质量的关系、机械能与其他形式能的转化 【详解】（1）[1]甲实验控制钢球到达水平面的速度相同，改变钢球的质量，目的是探究钢球动能的大小与质量的关系。 [2]实验中因钢球动能的大小无法直接测量，故采用转换法，通过观察木块被推动的距离判断钢球动能的大小。 （2）[1]分析甲图的实验可知，高度相同时，钢球的质量越大，木块被推动的距离越远，由此可知：当速度一定时，质量越大，动能越大，这可以解释汽车的超载问题。 [2]如果水平面绝对光滑，木块被撞击后将做匀速直线运动，无法判断钢球动能的大小，故不能得出实验结论。 （3）[1]让同一小车从斜面上的同一高度由静止自由滑下，因为高度相同，所以小车到达水平面时的初始速度是相同的。 [2]小车在水平面上运动时，受到的支持力垂直水平面向上，但小车没有在支持力的方向上移动距离，故支持力对小车不做功。 （4）因为小车到达水平面上的初始速度相同，动能相同，小车慢慢停下来，是克服摩擦力做功，机械能转化为内能，最后小车静止，动能为零，小车减小的机械能等于减小的动能，且相等，小车减小的机械能全部转化为内能，故克服摩擦力做功相同，即W1=W2。 8．（2025·天津蓟州·二模）沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关； 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关； 猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。 他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m、3m的小球各一个；体积不同的小球3个，将它们分别从不同位置由静止释放，小球陷入花泥里的深度情况如图所示；请你完成下列内容。 (1)本实验中，小球的重力势能大小是通过观察 来反映的； (2)分析A、B、C球的实验现象，可得出结论： ； (3)为了验证猜想三，G、H球的质量分别为 。 【答案】(1)小球陷入花泥的深度 (2)见解析 (3)2m，2m 【难度】0.65 【知识点】探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 【详解】（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥的深度来反映的，这是转换法的应用。 （2）比较A、B、C三球，下落高度和运动路径相同，小球的质量越大，小球陷入花泥的深度越大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 （3）研究物体重力势能与物体体积的关系时，需要保持物体质量和下落高度不变，所以F球、G球和H球的质量相同都应该为2m。 9．（24-25八年级下·江西上饶·期末）在生活中有很多事件都与能量息息相关，兴趣小组的同学挑选了生活中两个跟能量有关的事件进行了分析研究。 （1）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 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 有关。 【进行实验】他们做了如图甲乙丙所示的三次实验：用小球模拟汽车，让小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。通过观察 （选填“小球”或“物块”）移动的距离来比较动能的大小。 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：当 相同时，速度越大，动能越大。 【实践应用】用甲、乙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”）行驶时危险性大的原因。 （2）兴趣小组的同学还认为高空抛物的危险程度与物体的重力势能大小有关，于是他们利用装有细沙的盒子、小桌、砝码等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图丁戊己所示。 ①兴趣小组通过观察 来判断重力势能的大小。 ②图丁和图己是探究 与重力势能大小的关系。 【答案】 速度 质量 物块 质量 超载 小桌桌腿进入细沙的深度 质量 【难度】0.65 【知识点】探究影响动能因素的实验装置及作用、探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 【详解】（1）[1]“十次车祸九次快”，快指速度，猜想汽车的动能与速度有关。 [2]“安全驾驶莫超载”，超载指质量大，猜想汽车的动能与质量有关。 [3]金属球的动能大小不易观察，实验时可通过比较物块被撞击后移动的距离来反映金属球的动能大小，采用了转换法。 [4]甲、丙两图，小球质量相同（同一小球 ），丙中起始高度低，实际是甲中速度大（高度大 ），物块移动远，得结论：当质量相同时，速度越大，动能越大。 [5]甲、乙两图，小球起始高度相同（速度相同 ），甲中小球质量大，物块移动远，说明速度相同时，质量越大动能越大，可解释汽车超载危险大的原因。 （2）[6]根据转换法，可以通过观察小桌桌腿进入细沙的深度判断重力势能大小。 [7]图丁和图己，砝码质量不同，起始高度相同，根据控制变量法，可以探究质量与重力势能大小的关系。 10．【实验名称】探究影响重力势能大小的因素。 【猜想】在探究影响重力势能大小的因素时，某同学提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关。 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关。 猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。 【证据】他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球三个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图甲、乙所示： 为验证猜想，他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落，测得A、B小球陷入花泥的深度分别为和，如图甲所示；然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落，质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端由静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计），测得C、D小球陷入花泥的深度均为，且。 【解释】 (1)本实验是通过观察 来判断重力势能大小的； (2)分析图甲所示的实验现象，可得出结论：当物体的运动路径、 相同时， 越大，重力势能越大； (3)分析图乙所示的实验现象，发现两个球运动的路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径 （选填“有关”或“无关”）； (4)比较 两个球，可得出结论：当物体质量相同时，高度越高，物体具有的重力势能越大； 【交流】 (5)本实验中主要采用的实验方法有转换法和 法； (6)由B、C两个球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是没有控制 。 【答案】(1)小球陷入花泥中的深度 (2) 高度 质量 (3)无关 (4)A、C (5)控制变量 (6)下落高度相同 【难度】0.65 【知识点】探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用、探究重力势能大小与质量的关系、探究重力势能大小与高度的关系 【详解】（1）小球的重力势能难以直接观察，可以观察小球陷入花泥中深度来间接反映，利用了转换法。 （2）[1][2]分析图甲所示的实验现象，两球高度相同，质量不同，质量大的陷入花泥中更深，根据控制变量法，可得出结论：当物体的运动路径、高度相同时，质量越大，重力势能越大。 （3）分析图乙所示的实验现象，质量和高度相同，两个球运动的路径不同，陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径无关。 （4）根据控制变量法，探究重力势能大小与高度的关系时，应保持质量相同，高度不同，故应选择A、C两球进行实验。 （5）小球的重力势能难以直接观察，可以观察小球陷入花泥中深度来间接反映，利用了转换法，重力势能的大小与质量和高度有关，每次只探究其中一个，另一个保持相同，应用了控制变量法，故本实验中主要采用的实验方法有转换法和控制变量法。 （6）探究重力势能的大小与质量的关系，根据控制变量法，应保持高度相同，质量不同，B、C两个球质量不同，下落高度也不相同，故不能完成探究重力势能的大小与质量的关系实验。 11．（24-25九年级下·江苏淮安·期中）小红利用如图所示的装置探究“影响重力势能大小因素”的实验过程。（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小） (1)实验时，通过观察 来比较 （选填“小桌”或“铁块”）的重力势能大小； (2)由 两图可探究重力势能的大小与质量的关系，当物体高度相同时，质量越大，所具有的重力势能越 （选填“大”或“小”）； (3)实验结束时，小红不经意将B铁块轻轻放在静止的小桌上，如图丁所示，发现小桌也会陷入沙子中，但是比丙图实验过程下陷的深度浅很多。与同学讨论后，小红明白，小桌下降过程中，由于受到沙子对小桌腿摩擦力的作用，铁块和小桌的重力势能最终转化为 能。与丁图相比，丙图的铁块因为 ，所以具有更大的重力势能，才能使小桌下陷的更深； (4)同组的小华在实验时，将沙子换成了海绵，其他器材都和小红的相同，你认为小华所选的材料 （选填“合理”或“不合理”）。 【答案】(1) 小桌陷入沙子中的深度 铁块 (2) 乙、丙 大 (3) 内 高度更高 (4)不合理 【难度】0.65 【知识点】探究重力势能大小与质量的关系、探究重力势能大小与高度的关系 【详解】（1）[1][2]实验时，通过观察小桌陷入沙子中的深度来比较铁块的重力势能大小，采用了转换法。 （2）[1][2]探究重力势能的大小与质量的关系，保持高度不变，改变物体的质量，乙和丙两图可以探究重力势能的大小与质量的关系，物体高度相同时，质量越大，小桌陷入沙子中的深度越大，所具有的重力势能越大。 （3）[1][2]小红不经意将B铁块轻轻放在静止的小桌上，如图丁所示，发现小桌也会陷入沙子中，小桌下降过程中，由于受到沙子对小桌腿摩擦力的作用，克服摩擦做功，铁块和小桌的重力势能最终转化为内能，与丁图相比，丙图的铁块，质量不变，丙图中的高度更高，所以具有更大的重力势能，才能使小桌下陷的更深。 （4）同组的小华在实验时，将沙子换成了海绵，其他器材都和小红的相同，小华所选的材料不合理，因为海绵易恢复原状，不易比较陷入其中的深度。 12．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球质量为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，这里用到的实验方法是 （选填“转换法”或“控制变量法”）； （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A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论： ； （4）比较C、D两球，发现两球运动路径不同，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”）； （5）不计空气阻力，小球在下落过程陷入沙面之前，将重力势能转化为 能。小球这种能的增加量 小球重力势能的减小量。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】 铅球下陷的深度 转换法 当物体的高度一定时，质量越大，重力势能越大 当物体的质量一定时，高度越大，重力势能越大 无关 动 等于 【难度】0.65 【知识点】探究重力势能大小与质量的关系、探究重力势能大小与高度的关系、探究物体的重力势能跟哪些因素有关的实验结论、物体运动过程中各种机械能的变化情况、转换法 【详解】（1）[1][2]本实验中，铅球的重力势能大小是通过铅球陷入沙中的深度来反映的，采用了转换法。 （2）[3]比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙中的深度更大，说明最初B球的重力势能更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 （3）[4]比较A、C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入沙中的深度更大，说明最初C球的重力势能更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大。 （4）[5]比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，但陷入沙中的深度相同，说明最初C、D两球的重力势能相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 （5）[6][7]铅球在下落过程陷入沙面之前，其高度减小，速度增加，将重力势能转化为动能；不计空气阻力，则铅球的机械能是守恒的，动能的增加量等于重力势能的减小量。 13．（24-25八年级下·黑龙江佳木斯·期末）如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为E1，在B点的机械能为E2，若不计空气阻力，则E1和E2的大小关系是（　　） A．E1＞E2 B．E1＝E2 C．E1＜E2 D．无法判断 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】小球在地面弹跳时，与地面碰撞会有能量损失（部分机械能转化为内能等）。虽然不计空气阻力，但小球每次与地面接触都会消耗机械能，所以小球在A点的机械能E1大于在B点的机械能E2，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 14．小南用弹簧测力计拉着一个木块，在斜面上完成了两次实验：①沿斜面缓慢向上匀速拉动木块；②拉动木块至斜面顶端后，让木块沿粗糙斜面加速下滑到底端。不考虑空气阻力，下列关于木块在两次实验中动能、重力势能和机械能变化的判断，正确的是（    ） A．实验①：动能变大，重力势能不变，机械能变大 B．实验①：动能变小，重力势能变大，机械能不变 C．实验②：动能变大，重力势能变小，机械能不变 D．实验②：动能变大，重力势能变小，机械能变小 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、重力势能的概念及影响因素、物体运动过程中各种机械能的变化情况、机械能与其他形式能的转化 【详解】AB．沿斜面缓慢向上匀速拉动木块，木块的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能变大，故AB错误； CD．让木块沿粗糙斜面加速下滑到底端，木块的质量不变，速度变大，动能变大，高度变小，重力势能变小，因为斜面粗糙，木块下滑过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能变小，故C错误，D正确。 故选D。 15．（2025·四川广安·三模）中国瑞昌国际羽毛球大师赛于年月日在江西瑞昌落幕，中国球员斩获男单、女单、男双、女双四个单项冠军，中国香港组合夺得混双冠军。羽毛球离开球拍后的上升过程中，下列有关羽毛球的说法正确的是（　　） A．动能不变，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能减小，重力势能不变 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】重力势能的概念及影响因素、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】羽毛球离开球拍后的上升过程中，质量不变，速度减小，高度变大，所以重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小，故B正确，ACD错误。 故选B。 二、多选题 16．（24-25八年级下·山东济南·期末）“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下图所示。说法正确的是（　　） A．在AB段，返回器的动能变小，返回器的机械能保持不变 B．在BC段，返回器的动能和势能相互转化，其机械能不变 C．在CD段，返回器动能的增加量小于其重力势能的减小量 D．在AD段，返回器在A点的重力势能大于D点的重力势能 【答案】BCD 【难度】0.65 【知识点】重力势能的概念及影响因素、辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】A．在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，在大气层中受到空气的阻力，需要克服阻力做功，机械能变小，故A错误； B．在BC段，由于穿出大气层，没有空气阻力，其机械能不变，返回器的动能和势能相互转化，故B正确； C．在CD段，返回器的质量不变，高度变小，重力势能变小，重力势能转化为动能，在大气层中受到空气的阻力，需要克服阻力做功，机械能变小，因此返回器动能的增加量小于其重力势能的减小量，故C正确； D．在AD段，A点的高度大于D点的高度，返回器的质量不变，返回器在A点的重力势能大于D点的重力势能，故D正确。 故选BCD。 17．如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，不考虑空气阻力，对小朋友在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析正确的是（　　） A．小朋友上升到最高点时其重力势能最小 B．小朋友下落到最低点时其动能最大 C．小朋友下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大 D．小朋友在空中下落的过程中（未接触蹦蹦床），重力势能转化为动能 【答案】CD 【难度】0.65 【知识点】蹦极（蹦床）运动中的能量变化情况 【详解】A．重力势能与质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大。小朋友上升到最高点时高度最大，其重力势能最大，故A错误； B．小朋友下落到最低点时，速度为0，动能大小与质量和速度有关，速度为0时动能最小，故B错误； C．弹性势能与弹性形变程度有关，小朋友下落到最低点时，蹦蹦床的弹性形变程度最大，所以弹性势能最大，故C正确； D．小朋友在空中下落的过程中（未接触蹦蹦床），质量不变，高度降低，速度增大。 因为高度降低，所以重力势能减小；又因为速度增大，所以动能增大。在这个过程中，不考虑空气阻力，机械能守恒，是重力势能转化为动能，故D正确。 故选CD。 三、填空题 18．（2025·广东茂名·二模）如图所示，荡秋千的人由B点向A点下落的过程中，将 能转化为 能。若无外人推动，此人荡秋千的高度会越来越低，他的机械能总量 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 重力势 动 减小 【难度】0.85 【知识点】辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】[1][2]人由B点向A点下落，高度降低、速度增大，重力势能转化为动能。 [3]若无外人推动，荡秋千时存在空气阻力等，机械能会因克服阻力做功转化为内能，所以机械能总量减小。 19．2022年10月9日，我国综合性太阳测量卫星“夸父一号”在酒泉卫星发射中心发射升空，正式开启对太阳的探测之旅。点火升空时，火箭向下喷出气体，从而获得向上的力，说明物体间力的作用是 。分离前，卫星相对于火箭是 的；分离后，火箭仍会继续向上运动一段距离，是因为它具有 。地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从近地点向远地点运动时，它的重力势能 ，卫星在 （选填“远”或“近”）地点时重力势能最大。 【答案】 相互的 静止 惯性 变大 远 【难度】0.65 【知识点】力作用的相互性、生活中的惯性现象、人造卫星、天体运动等的能量转化、不同参照物下描述运动 【详解】[1]火箭向下喷出燃气时，会产生向下的作用力，由于物体间力的作用是相互的，火箭同时受到向上的反作用力，故火箭会向上起飞。 [2]分离前，卫星和火箭之间的位置没有发生变化，卫星相对于火箭是静止的。 [3]分离后，火箭仍会继续向上运动一段距离，是因为它具有惯性，保持原来运动状态不变。 [4]卫星从近地点向远地点运动时，它的质量不变，高度变大，重力势能变大。 [5]卫星的质量不变，在远地点的高度最大，在远地点时重力势能最大。 20．（24-25八年级下·广东汕头·期末）研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。 (1)如1图所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是 ，若小球到达C点时所受外力突然消失，小球将 （选填“静止”或“做匀速直线运动”）；如考虑轨道摩擦力，小球 到达C点（选填“能”或“不能”）； (2)若将BC段改为水平光滑轨道，如2图所示，小球仍从A点静止释放，下落过程小球重力势能 （选填“变大”、“不变”或“变小”），小球在B点的速度 M点速度，小球经过M点时的机械能 A点的机械能（两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】(1) 先变大后变小 静止 不能 (2) 变小 等于 等于 【难度】0.65 【知识点】辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】（1）[1]小球从A点静止释放，在从A到B的过程中，高度降低，速度增大，动能增大；在从B到C的过程中，高度升高，速度减小，动能减小。所以在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是先变大后变小。 [2]小球到达C点时速度为0，若此时所受外力突然消失，根据牛顿第一定律，小球将静止。 [3]如考虑轨道摩擦力，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能会减小，小球不能到达与A点等高的C点。 （2）[1]小球仍从A点静止释放，下落过程中，高度降低，质量不变，重力势能变小。 [2]因为轨道BC段改为水平光滑轨道，没有摩擦力，小球的机械能守恒，从A到B重力势能转化为动能，在水平光滑轨道上运动时动能不变，所以小球在B点的速度等于M点速度。 [3]由于整个过程没有摩擦力，机械能守恒，所以小球经过M点时的机械能等于A点的机械能。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 动能和势能 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：能量 2 知识点2：动能 3 知识点3：势能 4 知识点4：机械能的转化 6 【巩固训练】 7 【学科素养】 1．科学观念：形成动能、势能（重力势能、弹性势能 ）、机械能的概念，理解动能、势能大小的影响因素，掌握动能与势能相互转化的规律，构建机械能相关的物理观念体系，能运用这些观念解释生活中如过山车运动、蹦床弹跳等机械能转化的现象； 2．科学思维：通过探究动能、重力势能大小影响因素的实验，经历猜想、设计实验、进行实验、分析论证等过程，提升科学探究中的逻辑思维能力；在分析动能与势能转化实例时，培养归纳、推理能力，运用科学思维方法认识机械能转化的本质； 3．科学探究：经历 “探究动能的大小与哪些因素有关”“探究重力势能的大小与哪些因素有关” 等实验，学会控制变量法的运用，提升制定实验方案、收集和处理实验数据、分析论证的科学探究能力； 4．科学态度与责任：通过对生活中机械能现象的探究，激发对物理学科的兴趣，养成尊重事实、严谨认真的科学态度；认识机械能转化在生活和科技中的应用（如水力发电 ），体会物理知识对社会发展的作用，增强社会责任感 。 重点： 1．理解动能、重力势能、弹性势能的概念，能准确判断物体具有何种形式的能； 2．掌握动能、重力势能大小的影响因素，通过实验探究并总结出 “质量越大、速度越大，动能越大；质量越大、高度越高，重力势能越大” 等结论； 3．理解动能与势能（重力势能、弹性势能 ）相互转化的过程，能分析生活中如摆球摆动、过山车运动等典型实例的能量转化情况 。 难点： 1．探究实验中，如何精准控制变量（如让小球从同一高度滚下保证速度相同，选用不同质量小球改变质量等 ），以及如何通过木块被推动的距离、木桩被打入的深度等间接反映动能、重力势能大小（转换法的理解与运用 ）； 2．全面、动态地分析复杂情境中动能与势能的相互转化，如蹦床运动中，小孩下落、接触蹦床、弹起等多个阶段，动能、重力势能、弹性势能的连续转化过程，准确把握每个阶段能量的变化及转化关系； 3．理解有摩擦等阻力时，机械能转化过程中机械能总量减少这一规律，能解释摆球摆动高度逐渐降低等现象，并区分理想情况与实际情况中机械能转化的差异 。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：能量 1. 定义：物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，能量简称能。 注意:一个物体具有能量,并不是说这个物体一定正在做功。 2. 能量和功的关系：能量大小可以通过做功多少来体现。一个物体能够做的功越多，表明它具有的能量越大。 3. 单位：能的单位就是功的单位，国际单位是焦耳(J)。 【典例1】（1）定义：物体能 ，我们就说这个物体具有能量，简称能 （2）大小及单位：物体能够做的功越多，它具有的能就越大；能的单位是 ，符号是 【变式1】物体能 ，我们就说这个物体具有能量，简称能。物体 越多，它具有的能就越多。能的单位是 。 【变式2】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 【变式3】关于功和能的关系，下列几种说法中，正确的是（    ） A．具有能的物体一定正在做功 B．物体具有的能越大，它做的功就越多 C．物体做的功越多，它具有的能越大 D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大 知识点2：动能 1.定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。 2.探究动能的大小与哪些因素有关 (1)探究动能大小与速度大小的关系 实验设计：如图所示，让同一小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击置于水平面上的木块，观察木块移动距离的长短。 实验现象：由较高位置释放的小球，推动木块移动的距离长。 分析论证：同一小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，位置越高，小球到达水平面的速度越大，小球推动木块移动的距离越长，表明小球的动能越大。 实验结论：质量相同时，速度大的物体能做的功多，它具有的动能更大。 (2)探究动能大小与质量大小的关系 实验设计：如图所示，先让不同质量的小球先后从斜面上同一高度处由静止开始滚下，比较它们在水平面上运动速度的大小；然后让这两个小球从斜面上同一高度处由静止开始滚下后撞击置于水平面上的木块，观察木块移动距离的长短。 实验现象：斜面上同一高度由静止开始滚下的小球到达水平面的速度相同。质量较大的小球，推动木块移动的距离长。 分析论证：速度相同时，质量越大的小球推动木块移动的距离越长，表明质量越大的小球的动能越大。 实验结论：速度相同时, 质量大的物体能做的功多，它具有的动能更大。 总结：物体的动能与速度和质量有关，速度越大, 质量越大，它具有的动能越大。 思想方法 控制变量法：让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，从而控制小球撞击木块的速度不同，即质量相同时，改变速度进行对比实验。 转换法：通过木块移动的距离来比较小球动能的大小。 【典例1】（2025·安徽宿州·三模）“十次车祸九次快，还有一次是超载”，八年级物理兴趣小组的同学们提出：“高速路上汽车碰撞危害程度与汽车的动能大小有关”，他们结合生活实际提出了以下猜想： 猜想一：物体的动能可能跟速度有关。 猜想二：物体的动能可能跟质量有关。 为验证上述猜想，他们做了如图所示的实验：用钢球模拟汽车，让钢球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，其中，。 (1)兴趣小组分别将同一钢球放在同一斜面的不同高度处由静止释放，如图甲、乙所示。通过观察木块的滑行距离，滑行距离越远，说明 （选填“钢球”或“木块”）的动能较大，此次探究运用的物理方法是 ； (2)为探究动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验探究，初步得出的结论是：速度相同的物体，质量越大，动能越大； (3)兴趣小组在探究过程中发现钢球撞击木块时，有很多次并不能沿直线轨迹推动木块，于是提出如图丁所示的方案改进，通过观察钢球撞击上端固定的相同塑料软片，比较撞击的软片数目来比较钢球的动能大小。老师指出此装置不适合体积不同的钢球做实验，原因是 。 【变式1】下列物体中，具有动能的是（　　） A．放在桌上的玻璃杯 B．挂在树上的苹果 C．正在滑雪的人 D．停在机场上的飞机 【变式2】质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么（    ） A．燕子比鸽子飞得快 B．鸽子比燕子飞得快 C．燕子比鸽子飞得高 D．鸽子比燕子飞得高 【变式3】（24-25八年级下·山东淄博·期末）如图所示，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从同一斜面的不同高度处由静止释放，撞击同一木块。请回答下列问题： (1)该实验的目的是研究铁球的动能大小与 的关系； (2)通过观察 可以判断铁球动能的大小，从而得出 的结论； (3)木块被撞击后由于摩擦力的缘故，将沿水平面做减速运动，它最终会停下；在此过程中木块受到的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若水平面光滑，则该实验能得出结论吗？ （选填“能”或“不能”），因为此时木块被撞后将 。 知识点3：势能 1. 势能：重力势能和弹性势能统称为势能。 (1)重力势能：物理学中，把高处的物体由于受重力作用而具有的能叫做重力势能。一切被举高的物体都具有重力势能。 (2)弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。 2. 探究重力势能的大小与哪些因素有关 实验设计：(1)如图所示，先让同一个重物在不同高度处从静止开始下落, 打击小木桩, 观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 (2)让质量不同的重物分别在同一高度处，从静止开始下落，打击小木桩, 观察和比较小木桩被打入沙中的深度。 实验现象： (1)质量相同的重物，从较高位置静止下落时，小木桩被打入沙中深度大。 (2)从相同高度静止下落，质量较大的重物打击小木桩陷入沙中深度大。 实验结论： (1)质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大。 (2)高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。 总结：物体的重力势能大小与物体的质量和高度有关, 物体的位置越高，质量越大，具有的重力势能就越大。 3. 弹性势能大小的影响因素 实验结论：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。 【典例1】（24-25八年级下·安徽合肥·期末）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点和点，则物体在 点时重力势能小。 【典例2】（24-25九年级下·福建福州·期中）小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 次数 橡皮条 橡皮条的宽度/cm 橡皮条的长度/cm 弹珠被弹射的水平距离/m 1 a 0.50 20.00 10.10 2 b 0.50 30.00 8.20 3 c 1.00 20.00 14.00 (1)实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； (2)比较1、2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关； (3)比较 次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关； (4)用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是 　 　 ； A．窄面长的 B．宽面长的 C．窄面短的 D．宽面短的 (5)根据以上实验，再提出一个可以探究的科学问题： 。 【变式1】如图所示，货架上A、B、C、D四个体积相同的实心球，已知ρA=ρB>ρC=ρD，则A与B相比， 重力势能大，B与C相比， 重力势能大。 【变式2】某兴趣小组在探究篮球反弹的高度与什么因素有关时，提出了如下猜想： 甲：球的反弹高度与地面的材料有关 乙；球的反弹高度与球充气量的多少有关 丙：球的反弹高度与球下落的高度有关 （1）兴趣小组进行实验时，三次实验的篮球都在高处静止释放，反弹后的最高点如图所示，其目的是为了验证上述 （选填“甲”“乙”或“丙”）的猜想，到的实验结论是： ； （2）要验证“猜想丙”，请完成 ①根据题意，设计实验记录数据的表格 ； ②写出实验操作步骤（可以画图并文字说明） 。 【变式3】利用图甲中的势能演示实验器(质量不同的钢球、透明塑料管、泡沫板、带托垫的长铁钉等)探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关，进行了如下操作 (1)自变量： ；怎么改： 。因变量： ；怎么测： 。 (2)按照正确的步骤进行了实验，请你把下面的实验内容补充完整 ①让质量为m的钢球，从高度为h1的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s1； ②让质量为m的钢球 ，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s2； ③ ，从高度为h3的塑料管顶部由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉托垫上，如图乙，测量托垫向下移动的距离为s3； ④测得h1<h2<h3，s1<s2<s3，根据实验数据可得结论 . (3)设计实验表格 。 知识点4：机械能的转化 1. 机械能 物体的动能和势能统称为机械能。一个物体可以同时具有动能和势能。例如，空中飞行的客机具有动能和重力势能；瀑布的水具有重力势能和动能。 2. 研究动能与重力势能的转化 (1)如图所示，摆球左右摆动过程中，位置和速度不断发生变化。 (2)实验分析： 运动方向 高度 速度 重力势能 动能 能的转化 下降 A→C B→C 变低 变大 变小 变大 重力势能转化为动能 上升 C→A C→B 变高 变小 变大 变小 动能转化为重力势能 (3)实验归纳：在一定条件下，动能和势能可以相互转化。 3. 动能与势能转化的应用 过山车运动 —— 高处重力势能大，下滑时重力势能转化为动能；上升时动能转化为重力势能。 小孩玩蹦床 —— 下落时重力势能转动能，接触蹦床后动能转弹性势能，弹起时弹性势能转动能、重力势能。 摩擦等阻力会使机械能在转化过程中逐渐减少，这是实际现象与理想情况（无阻力时机械能守恒）的差异所在。 有摩擦等阻力时，动能与势能转化中机械能减少；机械能也可与其他形式能转化（如水力发电：水的机械能转电能；电动机：电能转机械能 ） 4. 机械能守恒 (1)大量研究表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 (2)机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化，即动能的增减量等于势能的减增量；或者说，没有机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为机械能。 5. 机械能与其他形式的能之间的转化 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能；电动机工作时，是电能转化为机械能。 【典例1】机械能及其转化 (1) 、 和 统称为机械能。 (2)物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有 和 相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。 【变式1】蹦床运动是奥运会比赛项目之一，通过在蹦床上的弹跳，在空中做出各种动作，展现力与运动的完美结合。在蹦床过程中，运动员的弹跳高度是逐渐降低的，运动员在一次弹跳上升和下降过程中经过同一点时，下列判断正确的是（　　） A．运动速度大小相同 B．机械能相同 C．动能相同 D．重力势能相同 【变式2】（24-25八年级下·山东淄博·期末）神舟十九号载人飞船返回舱于2025年4月30日在东风着陆场安全着陆，返回舱打开降落伞后，在竖直匀速下落过程中（　　） A．重力势能减小 B．动能增大 C．重力势能转化为动能 D．机械能守恒 【变式3】（2025·湖南湘西·二模）如图所示，将一个小球用细绳悬挂起来，先把小球从B点拉至A点后静止释放，小球会在A、C两点之间来回摆动，最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．小球从B点拉至A点过程重力做功使小球重力势能增加 B．小球从A点摆动至B点，势能全部转化动能 C．小球每次经过B点，其动能都比上一次小 D．小球最终会停在A点 【巩固训练】 一、单选题 1．（24-25八年级下·吉林长春·期末）下列单位中，能量的单位是（　　） A．瓦特 B．牛顿 C．焦耳 D．帕斯卡 2．（2025·江苏淮安·一模）如图所示是同学们垫排球的场景，排球离开胳膊后能继续上升，是由于排球具有 ；在排球减速上升过程中，其动能逐渐 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。 3．（2025·湖南衡阳·二模）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)小明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)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静止释放，球离开弹簧撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与 的关系； (4)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 。 4．（2025·黑龙江佳木斯·二模）探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”： 实验中，选用质量不同的两个钢球和（的质量大于），分别从不同的高度和（）由静止开始滚下，观察木块被撞击后移动的距离，实验过程如图所示∶ (1)该实验中物体的动能是指 （选填“钢球”或“木块”）的动能； (2)比较甲乙两图进行的实验，可得出结论∶ ； (3)木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力 ，克服摩擦力做功的功率 （两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 5．（24-25八年级下·广东惠州·期末）探究“物体的动能与哪些因素有关”时，实验过程如图所示。 (1)图中实验是在探究物体的动能与 的关系； 实验中，“物体的动能”指的是 （选填“小球”或“木块”）的动能； (2)由甲、乙两图得出实验结论 ； (3)假设实验装置的水平面的可选对象有①粗糙的木板、②平滑的玻璃、③绝对光滑的平面，则一定不能选择的是 （填序号），原因是 ； 若要继续探究“物体的动能与质量的关系”，则应补充的实验器材是 。 6．（24-25八年级下·福建厦门·期末）小鹭发现汽车刹车后总是会向前滑行一段距离，他猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为了验证猜想，小鹭设计了实验：在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。 (1)为探究小球运动距离与水平面粗糙程度是否有关，先后三次将小球从斜面同一位置由静止释放，如图甲所示，由此得到结论： 。 (2)在上述实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做功为，克服木板的摩擦力做功为，则 。 (3)为探究小球运动距离与速度的关系，先后三次将小球从同一斜面的 高度处由静止释放，比较小球在 粗糙面上运动的路程。（均选填“相同”或“不同”） (4)在上述实验基础上，增加一个木块可继续探究物体动能大小的影响因素实验。设计方案如图乙所示：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为、的位置滚下（，），推动同一个木块运动一段距离后静止。你认为这个实验设计合理吗？ 。理由是 ，在如图乙所示的两次实验中，小球运动到斜面底端时动能较大的是 球。 7．如图所示，图甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置，图乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置。 (1)甲实验的目的是探究钢球动能的大小与 的关系；实验时是通过观察 从而判断钢球动能的大小； (2)根据甲图实验得出的结论能解释生活中汽车 （选填“超载”或“超速”）问题；如果水平面绝对光滑， （选填“能”或“不能”）得出实验结论； (3)进行乙实验时，让同一小车从斜面上的同一高度静止自由滑下，其目的是使小车到达水平面的初始 相同，当小车在水平面上运动时，小车所受支持力 （选填“做功”或“不做功”）； (4)在图乙实验中，小车在毛巾表面和木板表面克服摩擦力做的功分别是W1、W2，则 （填“>”“<”或“=”）。 8．（2025·天津蓟州·二模）沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关； 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关； 猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。 他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m、3m的小球各一个；体积不同的小球3个，将它们分别从不同位置由静止释放，小球陷入花泥里的深度情况如图所示；请你完成下列内容。 (1)本实验中，小球的重力势能大小是通过观察 来反映的； (2)分析A、B、C球的实验现象，可得出结论： ； (3)为了验证猜想三，G、H球的质量分别为 。 9．（24-25八年级下·江西上饶·期末）在生活中有很多事件都与能量息息相关，兴趣小组的同学挑选了生活中两个跟能量有关的事件进行了分析研究。 （1）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 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 有关。 【进行实验】他们做了如图甲乙丙所示的三次实验：用小球模拟汽车，让小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。通过观察 （选填“小球”或“物块”）移动的距离来比较动能的大小。 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：当 相同时，速度越大，动能越大。 【实践应用】用甲、乙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”）行驶时危险性大的原因。 （2）兴趣小组的同学还认为高空抛物的危险程度与物体的重力势能大小有关，于是他们利用装有细沙的盒子、小桌、砝码等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图丁戊己所示。 ①兴趣小组通过观察 来判断重力势能的大小。 ②图丁和图己是探究 与重力势能大小的关系。 10．【实验名称】探究影响重力势能大小的因素。 【猜想】在探究影响重力势能大小的因素时，某同学提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关。 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关。 猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。 【证据】他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球三个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图甲、乙所示： 为验证猜想，他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落，测得A、B小球陷入花泥的深度分别为和，如图甲所示；然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落，质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端由静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计），测得C、D小球陷入花泥的深度均为，且。 【解释】 (1)本实验是通过观察 来判断重力势能大小的； (2)分析图甲所示的实验现象，可得出结论：当物体的运动路径、 相同时， 越大，重力势能越大； (3)分析图乙所示的实验现象，发现两个球运动的路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径 （选填“有关”或“无关”）； (4)比较 两个球，可得出结论：当物体质量相同时，高度越高，物体具有的重力势能越大； 【交流】 (5)本实验中主要采用的实验方法有转换法和 法； (6)由B、C两个球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是没有控制 。 11．（24-25九年级下·江苏淮安·期中）小红利用如图所示的装置探究“影响重力势能大小因素”的实验过程。（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小） (1)实验时，通过观察 来比较 （选填“小桌”或“铁块”）的重力势能大小； (2)由 两图可探究重力势能的大小与质量的关系，当物体高度相同时，质量越大，所具有的重力势能越 （选填“大”或“小”）； (3)实验结束时，小红不经意将B铁块轻轻放在静止的小桌上，如图丁所示，发现小桌也会陷入沙子中，但是比丙图实验过程下陷的深度浅很多。与同学讨论后，小红明白，小桌下降过程中，由于受到沙子对小桌腿摩擦力的作用，铁块和小桌的重力势能最终转化为 能。与丁图相比，丙图的铁块因为 ，所以具有更大的重力势能，才能使小桌下陷的更深； (4)同组的小华在实验时，将沙子换成了海绵，其他器材都和小红的相同，你认为小华所选的材料 （选填“合理”或“不合理”）。 12．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球质量为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，这里用到的实验方法是 （选填“转换法”或“控制变量法”）； （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A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论： ； （4）比较C、D两球，发现两球运动路径不同，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”）； （5）不计空气阻力，小球在下落过程陷入沙面之前，将重力势能转化为 能。小球这种能的增加量 小球重力势能的减小量。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 13．（24-25八年级下·黑龙江佳木斯·期末）如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为E1，在B点的机械能为E2，若不计空气阻力，则E1和E2的大小关系是（　　） A．E1＞E2 B．E1＝E2 C．E1＜E2 D．无法判断 14．小南用弹簧测力计拉着一个木块，在斜面上完成了两次实验：①沿斜面缓慢向上匀速拉动木块；②拉动木块至斜面顶端后，让木块沿粗糙斜面加速下滑到底端。不考虑空气阻力，下列关于木块在两次实验中动能、重力势能和机械能变化的判断，正确的是（    ） A．实验①：动能变大，重力势能不变，机械能变大 B．实验①：动能变小，重力势能变大，机械能不变 C．实验②：动能变大，重力势能变小，机械能不变 D．实验②：动能变大，重力势能变小，机械能变小 15．（2025·四川广安·三模）中国瑞昌国际羽毛球大师赛于年月日在江西瑞昌落幕，中国球员斩获男单、女单、男双、女双四个单项冠军，中国香港组合夺得混双冠军。羽毛球离开球拍后的上升过程中，下列有关羽毛球的说法正确的是（　　） A．动能不变，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能减小，重力势能不变 二、多选题 16．（24-25八年级下·山东济南·期末）“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下图所示。说法正确的是（　　） A．在AB段，返回器的动能变小，返回器的机械能保持不变 B．在BC段，返回器的动能和势能相互转化，其机械能不变 C．在CD段，返回器动能的增加量小于其重力势能的减小量 D．在AD段，返回器在A点的重力势能大于D点的重力势能 17．如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，不考虑空气阻力，对小朋友在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析正确的是（　　） A．小朋友上升到最高点时其重力势能最小 B．小朋友下落到最低点时其动能最大 C．小朋友下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大 D．小朋友在空中下落的过程中（未接触蹦蹦床），重力势能转化为动能 三、填空题 18．（2025·广东茂名·二模）如图所示，荡秋千的人由B点向A点下落的过程中，将 能转化为 能。若无外人推动，此人荡秋千的高度会越来越低，他的机械能总量 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 19．2022年10月9日，我国综合性太阳测量卫星“夸父一号”在酒泉卫星发射中心发射升空，正式开启对太阳的探测之旅。点火升空时，火箭向下喷出气体，从而获得向上的力，说明物体间力的作用是 。分离前，卫星相对于火箭是 的；分离后，火箭仍会继续向上运动一段距离，是因为它具有 。地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从近地点向远地点运动时，它的重力势能 ，卫星在 （选填“远”或“近”）地点时重力势能最大。 20．（24-25八年级下·广东汕头·期末）研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。 (1)如1图所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是 ，若小球到达C点时所受外力突然消失，小球将 （选填“静止”或“做匀速直线运动”）；如考虑轨道摩擦力，小球 到达C点（选填“能”或“不能”）； (2)若将BC段改为水平光滑轨道，如2图所示，小球仍从A点静止释放，下落过程小球重力势能 （选填“变大”、“不变”或“变小”），小球在B点的速度 M点速度，小球经过M点时的机械能 A点的机械能（两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 学科网（北京）股份有限公司 $