第2节 机械能（举一反三讲义）-科学浙教版九年级上册

第2节 机械能 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：动能 2 知识点2：势能 3 知识点3：动能和势能的转化 6 【巩固训练】 10 【学习目标】 1.掌握动能与质量和速度的关系 2.掌握重力势能的影响因素 3.弹簧弹性势能的影响因素 4.重力势能与动能之间的相互转化 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：动能 1.动能的定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 2.动能大小的影响因素： 3.实验变量： （1）小球的初始高度：控制到达水平面的速度大小 （2）不同质量的小球： （3）物块移动的距离：表示小球动能大小 4.实验操作： （1）相同质量的小球从不同高度下落，探究速度对物体动能的影响 （2）不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体动能的影响 5.实验方法：控制变量法，转化法 6.实验结论：物体的动能大小与质量有关，与速度有关 知识点2：势能 1.重力势能： （1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 （2）重力势能的影响因素： （3）实验变量： ①小球的初始高度：控制到达水平面下落距离 ②不同质量的小球： ③陷入沙坑的距离：表示小球重力势能大小 （4）实验操作： ①相同质量的小球从不同高度下落，探究下落高度对物体重力势能的影响 ②不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体重力势能的影响 ③相同质量的小球从运动轨迹下落，探究下落运动轨迹对物体重力势能的影响 （5）实验方法：控制变量法，转化法 （6）实验结论：物体的重力势能大小与质量有关，与下落高度有关， 与运动路径无关 2.弹性势能： (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。 【典例1】如图所示，一个很轻的圆柱形盒盖，内侧粘上一个较重的铁球，放置在不太陡的斜面上，松手发现盒盖向上滚动，关于滚动过程，下列说法正确的是（　　） A.由于整体上移，滚动过程中整体的重力势能增加 B．虽然整体上移，但滚动过程中整体的重力势能不增加 C．向上滚动时动能转化为重力势能 D．向上滚动过程可以滚过完整的一圈 【变式1】为探究重力势能与质量关系，如图所示小沈选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和铝球d以及平整的橡皮泥进行实验。下列关于本实验说法不正确的是（   ） A．实验时要让球从同一高度自由落下 B．本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系 C．研究a球和b球可以验证重力势能与质量的有关 D．比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反映重力势能的大小 【变式2】如图为游乐园中的“空中飞人”项目：甲躺在弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，通过垫子的弹性将甲弹起。为了提高甲弹起的高度，以下方法无效的是（　　） A．仅增加乙的体重 B．仅增加甲的体重 C．仅增加乙起跳速度 D．仅增加跳板的高度 【变式3】如图是位于水平桌面上的玩具“不倒翁”摆动过程的示意图。将“不倒翁”扳到位置1后静止释放，“不倒翁”向右摆动，经过竖直位置2，到达另一侧最大摆角的位置3（忽略空气阻力）。下列关于“不倒翁”由位置1→2→3的摆动过程中能量变化描述正确的是（　　） A．由1→2过程中，重力势能减小，动能减小 B．由1→2过程中，重力势能增加，动能增加 C．由2→3过程中，重力势能减小，动能增加 D．由2→3过程中，重力势能增加，动能减小 知识点3：动能和势能的转化 1.机械能：动能和势能之和称为机械能。 2.机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 3.机械能守恒的几种类型 （1）弹簧：在下落过程中，小球未接触弹簧之前机械能守恒，接触弹簧后机械能减少，随着压缩程度增大，弹力增大，即出现下图的： a.接触点：之前小球机械能守恒，之后小球机械能减小，弹簧弹性势能增大 b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大 c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大 （2）蹦极 a.接触点：之前人机械能守恒，之后人机械能减小，弹簧弹性势能增大 b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大 c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大 （3）滚摆：重力势能与动能之间转化 （4）单摆 ac两点是最高点，动能为零重力势能最大 b.点是最低点，重力势能最小，动能最大 单摆整个过程中没有首例平衡的点 （6） 斜面 重力势能与动能转化机械能守恒 【例1】如图所示，甲、乙是两个相同的小球，在同一高度将甲乙两球抛出：甲球以速度v竖直向下抛出后落地；乙球以速度v竖直向上抛出至最高点A后落地。若不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．抛出时刻，甲球的动能比乙球的动能小 B．抛出时刻，甲球的势能比乙球的势能小 C．甲、乙两球落地时的速度和机械能均相等 D．乙球上升过程中机械能逐渐增大，A点最大 【变式1】如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（    ） A．小方在B点和D点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能 D.当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止 【变式2】在2024年巴黎奥运会上，巴基斯坦选手阿尔沙德·纳迪姆以92.97米的成绩获得男子标枪金牌，并创造奥运纪录。将标枪斜向上抛出后（不计空气阻力），则标枪从被抛出到落地的过程中（　　） A．物体的动能一直增大，重力势能一直减小 B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大 C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 【变式3】弹簧左端固定，右端可自由伸长到P点，在弹簧右端系住一物块，置于粗糙水平面上。现将弹簧压缩使物块到A点，静止释放，物块可一直运动到B点，然后返回，往返几次后最终停止。以下说法正确的是（　　） A．物块每次经过P点时的速度大小都一样 B．物块最大动能出现在第一次经过P点时 C．物块第一次向左运动的最大速度出现在P点之右 D．物块最终将停在P点 【巩固训练】 一、选择题 1．缓震鞋垫能够有效减轻跑步或走路过程中的震动，从而增加舒适感。为检验鞋垫的缓震性能，开展如图所示实验，将鸡蛋从一定高度掉落（不计空气阻力），观察到鸡蛋被弹起，且没有破裂，下列说法正确的是（　　） A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的动能转化为重力势能 B．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的机械能不守恒 C．下落到最低点时，鞋垫的弹性势能最大，鸡蛋的机械能最小 D．从最低点上升到刚好离开鞋垫，鸡蛋的动能一直增大 2．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．滚摆上升时，重力势能转化为动能 B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大 C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小 D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止 3．如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，继续向上运动，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　） A．动能减小，机械能不变 B．动能不变，机械能不变 C．动能增加，机械能增加 D．动能增加，机械能不变 4．投篮时，篮球从A点经B、C点飞向D点，运动轨迹如图所示，若空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（   ） A．篮球在最高点时动能为零 B．篮球从A到B点的动能逐渐变小 C．篮球在B点的动能等于在C点的动能 D．篮球在整个过程中的机械能守恒 5．如图是物体在运动过程中动能Ek随时间t变化的曲线，该物体最有可能是（   ） A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球 C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球 6．如图所示为人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动示意图。卫星离地球中心最近的点叫做近地点，离地球中心最远的点叫做远地点。下列关于卫星运动的说法正确的是（    ） A．从近地点到远地点，卫星动能减少 B．从远地点到近地点，卫星势能增加 C．卫星在运行过程中受平衡力作用 D．卫星在运动过程中相对于地球始终是静止的 7．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若空气阻力不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的动能不断增大 C．木块的机械能逐渐增大 D．木块的机械能先增大后不变 8．2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，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．运动员从A 到B的过程中速度逐渐增大 B．运动员从 B到C的过程中动能不变 C．运动员在A 点和C 点的重力势能相等 D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒 9．“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，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列分析正确的是（　　） A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加 B．在最高点C时，弹性势能达到最大值 C．人从A点运动到B点，动能减小 D．人在上升和下降时机械都能减小 10．将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点同时静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，下列关于小球通过底部时的速度，说法正确的是（　　） A．v甲＞v乙＞v丙 B．v乙＞v甲＞v丙 C．v丙＞v乙＞v甲 D．v甲＝v乙＝v丙 11．如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由可伸长的橡皮筋系住，乙球由不可伸长的细绳系住，都从同一水平高度处由静止开始释放。当两球各自第一次到达悬点正下方A点时，橡皮条长度恰好与细绳长度相等，不考虑橡皮筋重、绳重及空气阻力大小。下列说法正确的是（　　） A．从释放到各自第一次到达A点过程中，两小球重力所做功 B．两球各自第一次到达A点时的速度 C．两球各自第一次到达A点时，甲球的机械能乙球的机械能。 D．两球各自第一次到达A点时，甲球与橡皮绳的机械能乙球的机械能 12．如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间。最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系正确的是（　　） A．乙＜丁 B．乙戊 C．甲=乙+丁 D．丙>戊 13．2024年8月，我国运动员郑钦文夺得巴黎奥运会网球女单冠军。如图是某次网球落地后又弹起的频闪照片，两点高度相同。分析可知（　　） A．在点时网球的动能为零 B．在、两点网球的机械能相等 C．网球在点的速度大于在点的速度 D．网球在运动过程中，只有动能和重力势能的相互转化 14．对如下四幅图的分析，正确的是（　　） A．图①摆锤从A点运动到O点的过程中动能转化为重力势能 B．图②运动员起跳后上升到最高点时势能最大，动能为零 C．图③高处滚下的小球在C点动能达到最大值 D．图④卫星在近地点动能最大，远地点势能最大 15．如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是（　　） A．小球在B点的动能等于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 16．如图所示是一个乒乓球抛出后的部分运动轨迹，其中a、b、c为轨迹中的三个位置，a、b在同一高度，则下列说法中正确的是（　　） A．乒乓球在b点时的动能为零 B．乒乓球在b、c两点时的重力势能相等 C．乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能 D．在整个运动过程中，由于机械能守恒，所以a、b、c三点机械能都相等 17．彩虹滑道是近几年很火的游玩项目。如图甲，游客坐在橡皮圈上，就能顺着滑道快速下滑。图乙是这个游乐项目的简化图，AB是彩虹滑道部分，BC是水平的人工草皮减速带。下面说法正确的是（　　） A．游客坐在橡皮圈下滑时，以橡皮圈为参照物，游客是运动的 B．在BC段滑行时，速度越来越慢，橡皮圈和减速带之间的摩擦力会变大 C．从A点滑到B点，游客和橡皮圈的重力势能全都转化成其动能 D．从A点滑到C点，游客和橡皮圈的机械能会变小 18．如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度，释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度），小球从A点运动到B点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．小球的重力势能一直在减少，动能一直在增加 B．小球减少的重力势能最终全部转化为弹簧的弹性势能 C．弹簧的弹性势能不断减小 D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大 19．如图所示，小球从粗糙的斜坡点由静止滑下，依次经过、、最后恰好停在点，其中和点在同一水平高度，则下列说法正确的是（   ） A．小球在点的机械能比点机械能小 B．小球在点的机械能最大 C．小球在点和点动能和重力势能都相等 D．小球从点到点过程中，重力势能转化为动能，小球的机械能守恒 20．针对如图三种现象，①甲图是一个不计摩擦的连续轨道，小球从A点经B与C可以滑到D；②乙图是一个不计摩擦的滚摆，将细绳绕轴转到A点，放手后，滚摆可以在AB间来回转动；③丙图是一个单摆，从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球能摆到C点。其中不能成立的是（　　） A．①②③ B．①② C．②③ D．③ 21．用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则下列有关分析不正确的是（　　） A．从A到C过程中，铁球重力做功Gh B．A到C过程中，铁球的动能先增大后减小 C．B位置时，铁球受到的弹力大小等于它受到的重力的大小 D．B到C过程中，重力势能的减少量等于弹性势能的增加量 二、探究题 22．某科学实验小组在探究“重力势能大小的影响因素”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。 实验中用到的小球，A、B、C球体积均为V，D球体积为2V，A、C、D球质量均为m，B球质量为2m。实验时均让小球从图中高度自由下落，记录小球下降到最低点时弹簧的长度，所用实验装置如右图所示。请你根据图中实验情景完成下列问题： (1)小虞通过观察比较弹簧被压缩后的长度来比较小球重力势能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的___________相同。 A．根据水升温的多少判断食物含有的能量的多少 B．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同 C．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙 D．借助无色酚酞试液判断酸碱反应是否发生 (2)为验证猜想一，可以通过比较 两球的实验。 (3)通过本实验可知，猜想 是正确的。 (4)小虞认为利用这套实验装置，还可以探究影响动能大小的因素，比如通过比较A、C两球实验，可以探究 对动能大小的影响。 23．小沈在课外活动时，偶然将两个弹性球叠放在一起同时自由下落，发现上面小球反弹的高度大于下落的高度，于是，他开始探究同一个上面小球反弹的高度与哪些因素有关，他提出三个猜想： 猜想一：可能与两个弹性球下落的高度有关； 猜想二：可能与下面弹性球的质量有关； 猜想三：可能与下面弹性球的材料有关。 小沈选取A球作为上面的反弹小球，用体积相同的B、C、D三个球分别作为下面的弹性球进行实验。其中B、C两球质量相同但材料不同，C、D两球材料相同但质量不同。小沈在同一水平地面上做了多次实验，实验数据如下表： 实验序号 下面弹性球 质量/kg 下落高度/m A球反弹高度/m 1 B 0.5 0.9 1.6 2 1.1 1.9 3 1.3 2.1 4 C 0.5 0.9 1.7 5 1.1 2.0 6 1.3 2.5 7 D 0.8 0.9 2.2 8 1.1 2.3 9 1.3 2.8 (1)比较 三次实验序号，可以验证猜想一； (2)比较实验序号4、7（或5、8或6、9），可以初步得出结论：在下面弹性球的材料、下落高度等条件一定时， ，上面弹性球反弹的高度越高； (3)为了探究猜想三，小沈选取A球作为上面的反弹小球外，还应选 两球进行实验。 24．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小金设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。 (1)该实验中的研究对象是 ； (2)甲、乙、丙三次实验中，通过比较 来比较小球的动能大小； (3)在图甲、乙中，，若，则可得出结论 ； (4)小金又利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则t1 t2（填“＜”、“=”、“>”）。 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 机械能 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：动能 2 知识点2：势能 3 知识点3：动能和势能的转化 6 【巩固训练】 10 【学习目标】 1.掌握动能与质量和速度的关系 2.掌握重力势能的影响因素 3.弹簧弹性势能的影响因素 4.重力势能与动能之间的相互转化 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：动能 1.动能的定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 2.动能大小的影响因素： 3.实验变量： （1）小球的初始高度：控制到达水平面的速度大小 （2）不同质量的小球： （3）物块移动的距离：表示小球动能大小 4.实验操作： （1）相同质量的小球从不同高度下落，探究速度对物体动能的影响 （2）不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体动能的影响 5.实验方法：控制变量法，转化法 6.实验结论：物体的动能大小与质量有关，与速度有关 知识点2：势能 1.重力势能： （1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 （2）重力势能的影响因素： （3）实验变量： ①小球的初始高度：控制到达水平面下落距离 ②不同质量的小球： ③陷入沙坑的距离：表示小球重力势能大小 （4）实验操作： ①相同质量的小球从不同高度下落，探究下落高度对物体重力势能的影响 ②不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体重力势能的影响 ③相同质量的小球从运动轨迹下落，探究下落运动轨迹对物体重力势能的影响 （5）实验方法：控制变量法，转化法 （6）实验结论：物体的重力势能大小与质量有关，与下落高度有关， 与运动路径无关 2.弹性势能： (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。 【典例1】如图所示，一个很轻的圆柱形盒盖，内侧粘上一个较重的铁球，放置在不太陡的斜面上，松手发现盒盖向上滚动，关于滚动过程，下列说法正确的是（　　） A.由于整体上移，滚动过程中整体的重力势能增加 B．虽然整体上移，但滚动过程中整体的重力势能不增加 C．向上滚动时动能转化为重力势能 D．向上滚动过程可以滚过完整的一圈 【答案】B 【解析】盒盖很轻，整体质量集中在铁球上，整体上升时，整体质量不变，但是铁球的重心降低，重力势能减小。整体向上滚动时，铁球的重力势能转化为整体的动能。整体可以看成支点在盒盖和斜面接触点的杠杆，盒盖在铁球重力作用下向斜面上滚动，整体向上只能滚过半圈，因为惯性会继续滚动，但是很快又会滚回到铁球的重力方向和支点在同一条直线的位置，最终静止，故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式1】为探究重力势能与质量关系，如图所示小沈选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和铝球d以及平整的橡皮泥进行实验。下列关于本实验说法不正确的是（   ） A．实验时要让球从同一高度自由落下 B．本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系 C．研究a球和b球可以验证重力势能与质量的有关 D．比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反映重力势能的大小 【答案】B 【解析】A．为探究重力势能与质量关系，需要控制小球的高度相同，因此实验时要让球从同一高度自由落下，故A正确，不符合题意； B．探究重力势能与高度的关系，需要控制小球的质量相同，而实验中小球的质量不同，因此无法探究重力势能与高度的关系，故B错误，符合题意； C．a球和b球的质量不同，因此可以验证重力势能与质量之间的关系，故C正确，不符合题意； D．实验中运用转换法，通过观察橡皮泥的凹陷程度来反映重力势能的大小，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】如图为游乐园中的“空中飞人”项目：甲躺在弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，通过垫子的弹性将甲弹起。为了提高甲弹起的高度，以下方法无效的是（　　） A．仅增加乙的体重 B．仅增加甲的体重 C．仅增加乙起跳速度 D．仅增加跳板的高度 【答案】B 【解析】AD．仅增加乙的体重或仅增加跳板的高度，乙的重力势能更大，跳下时转化为弹性垫的弹性势能更大，甲获得的重力势能更大，在质量不变时，甲弹起的高度更大，故AD不符合题意； B．仅增加甲的体重，在甲获得重力势能一定时，质量越大，高度越小，故B符合题意； C．仅增加乙起跳速度，乙的动能变大，重力势能不变，机械能增加，跳下时转化为弹性垫的弹性势能更大，甲获得的重力势能更大，在质量不变时，甲弹起的高度更大，故C不符合题意。 故选B。 【变式3】如图是位于水平桌面上的玩具“不倒翁”摆动过程的示意图。将“不倒翁”扳到位置1后静止释放，“不倒翁”向右摆动，经过竖直位置2，到达另一侧最大摆角的位置3（忽略空气阻力）。下列关于“不倒翁”由位置1→2→3的摆动过程中能量变化描述正确的是（　　） A．由1→2过程中，重力势能减小，动能减小 B．由1→2过程中，重力势能增加，动能增加 C．由2→3过程中，重力势能减小，动能增加 D．由2→3过程中，重力势能增加，动能减小 【答案】D 【解析】由1→2过程中，“不倒翁”的重心下移，则重力势能减小，动能增加；由2→3过程中，重心上移，重力势能增加，动能减小，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 知识点3：动能和势能的转化 1.机械能：动能和势能之和称为机械能。 2.机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 3.机械能守恒的几种类型 （1）弹簧：在下落过程中，小球未接触弹簧之前机械能守恒，接触弹簧后机械能减少，随着压缩程度增大，弹力增大，即出现下图的： a.接触点：之前小球机械能守恒，之后小球机械能减小，弹簧弹性势能增大 b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大 c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大 （2）蹦极 a.接触点：之前人机械能守恒，之后人机械能减小，弹簧弹性势能增大 b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大 c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大 （3）滚摆：重力势能与动能之间转化 （4）单摆 ac两点是最高点，动能为零重力势能最大 b.点是最低点，重力势能最小，动能最大 单摆整个过程中没有首例平衡的点 （6） 斜面 重力势能与动能转化机械能守恒 【例1】如图所示，甲、乙是两个相同的小球，在同一高度将甲乙两球抛出：甲球以速度v竖直向下抛出后落地；乙球以速度v竖直向上抛出至最高点A后落地。若不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．抛出时刻，甲球的动能比乙球的动能小 B．抛出时刻，甲球的势能比乙球的势能小 C．甲、乙两球落地时的速度和机械能均相等 D．乙球上升过程中机械能逐渐增大，A点最大 【答案】C 【解析】A．动能的大小与质量和速度有关，抛出时刻，甲球和乙球的速度相同，质量相同，所以甲球的动能等于乙球的动能 ，故A错误； B．重力势能的大小与质量和高度有关，抛出时刻，甲球和乙球的高度相同，质量相同，所以甲球的势能等于乙球的势能，故B错误； C．甲、乙两球运动的过程中发生动能和势能的转化，由于不考虑空气阻力，则甲球和乙球运动过程中机械能守恒，抛出时刻动能相等，势能相等，机械能相等，所以落地时机械能相等；落地时势能为0，只有动能，则两球落地时动能相等，所以速度相等，故C正确； D． 乙球上升过程中机械能守恒，保持不变，故D错误。 故选C。 【变式1】如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（    ） A．小方在B点和D点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能 D.当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止 【答案】D 【解析】A．小方质量不变，在 B 点和 D 点时的高度相等，B 点具有一定的速度，而D 点时速度为零，则B 点动能大于D点动能，所以B 点机械能能大于D点机械能，故A错误； B．小球从A点摆到 D点，做曲线运动，运动状态改变，则受力不平衡，所以运动到C点时，小方受力不平衡，故B错误； C．从A点摆到 C点，由于还要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故C错误； D．当摆动到 D 点时，速度为零，根据牛顿第一定律知道，假设力全部消失，则小方将保持静止，故D正确。 故选D。 【变式2】在2024年巴黎奥运会上，巴基斯坦选手阿尔沙德·纳迪姆以92.97米的成绩获得男子标枪金牌，并创造奥运纪录。将标枪斜向上抛出后（不计空气阻力），则标枪从被抛出到落地的过程中（　　） A．物体的动能一直增大，重力势能一直减小 B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大 C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 【答案】C 【解析】把物体斜向上抛出时，物体出手的瞬间速度最大，动能最大，物体在上升的过程中，动能逐渐转变为重力势能，而从最高点到落地的过程中，重力势能又逐渐转变为动能，故整个过程中，势能先增大后减小，动能先减小后增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式3】弹簧左端固定，右端可自由伸长到P点，在弹簧右端系住一物块，置于粗糙水平面上。现将弹簧压缩使物块到A点，静止释放，物块可一直运动到B点，然后返回，往返几次后最终停止。以下说法正确的是（　　） A．物块每次经过P点时的速度大小都一样 B．物块最大动能出现在第一次经过P点时 C．物块第一次向左运动的最大速度出现在P点之右 D．物块最终将停在P点 【答案】C 【解析】A．由于水平面是粗糙的，则物块运动时会克服摩擦做功，因此物块的机械能会越来越小，因此每次通过P点时的速度都会减小，故A错误； B．第一次物块向右运动，弹簧伸长，则弹力逐渐减小，由于弹力大于摩擦力，因此物块做加速运动。当弹力和摩擦力相等时，加速停止，此时速度最大，那么第一次动能最大的位置应该在P点左侧，故B错误； C．物块第一次向左运动时，最大速度也出现在摩擦力与弹力相等时，即出现P点右侧，故C正确； D．当物块静止时，它的动能为零，那么可能出现在P点左侧，P点或P点右侧，故D错误。 故选C。 【巩固训练】 一、选择题 1．缓震鞋垫能够有效减轻跑步或走路过程中的震动，从而增加舒适感。为检验鞋垫的缓震性能，开展如图所示实验，将鸡蛋从一定高度掉落（不计空气阻力），观察到鸡蛋被弹起，且没有破裂，下列说法正确的是（　　） A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的动能转化为重力势能 B．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的机械能不守恒 C．下落到最低点时，鞋垫的弹性势能最大，鸡蛋的机械能最小 D．从最低点上升到刚好离开鞋垫，鸡蛋的动能一直增大 【答案】C 【解析】A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋下降的速度越来越大，高度降低，动能增大，重力势能减小，鸡蛋的重力势能转化为动能，故A错误； B．不计空气阻力，从下落到刚接触鞋垫，只有重力做功，鸡蛋无能量损失，鸡蛋的机械能守恒，故B错误； C．下落到最低点时，鸡蛋速度为零，高度为零，鸡蛋的机械能最小，鞋垫的形变最大，它的弹性势能最大，故C正确； D．从最低点上升到刚好离开鞋垫过程中，鸡蛋的重力与受到的弹力相等时，速度最大，之后速度减小，因此，动能先增大后减小，故D错误。 故选C。 2．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．滚摆上升时，重力势能转化为动能 B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大 C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小 D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止 【答案】C 【解析】A．滚摆上升时，质量不变，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能，故A错误； B．滚摆下降时，质量不变，高度减小，它的重力势能减小，滚摆上下往复运动几次后最终静止下来，说明存在空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，故B错误； C．由于存在空气阻力，机械能减小，滚摆每次到达最高点时动能都为零，机械能是动能和势能的总和，因此重力势能都比上次小，故C正确； D．滚摆到达最低点速度不为0，假如一切外力消失，根据牛顿第一定律可知，它将做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 3．如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，继续向上运动，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　） A．动能减小，机械能不变 B．动能不变，机械能不变 C．动能增加，机械能增加 D．动能增加，机械能不变 【答案】C 【解析】水和杯子一起向下运动，落地瞬间，杯子由于受到阻力停止运动，水由于惯性要继续运动，所以水对杯底要产生一个压力，因为物体间的作用力是相互的，所么用杯底对水一个反作用力，乒乓球在水的作用力的方向上移动距离，所以水对乒乓球做了功，使得乒乓球的机械能增大，到达乙位置时的机械能大于甲位置的机械能，甲、乙高度相同，重力势能相同，所以乙位置的动能大于甲位置的动能，故C正确，ABD错误。 故选C。 4．投篮时，篮球从A点经B、C点飞向D点，运动轨迹如图所示，若空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（   ） A．篮球在最高点时动能为零 B．篮球从A到B点的动能逐渐变小 C．篮球在B点的动能等于在C点的动能 D．篮球在整个过程中的机械能守恒 【答案】B 【解析】A．篮球在最高点时，虽然竖直方向速度为零，但水平方向仍有速度，故速度不为零则动能不为零，故A错误； B．篮球从A到B点的过程中，高度增加，重力势能增大，同时空气阻力不可忽略且做负功，根据能量守恒，机械能减少，而重力势能增大，所以动能逐渐变小，故B正确； C．从B点到C点，篮球克服空气阻力做功，机械能减少，B、C两点高度相同，重力势能相同，那么C点的动能小于B点的动能，故C错误； D．因为空气阻力不可忽略，篮球在运动过程中要克服空气阻力做功，机械能不守恒，故D错误。 故选B。 5．如图是物体在运动过程中动能Ek随时间t变化的曲线，该物体最有可能是（   ） A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球 C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球 【答案】C 【解析】由图可知，该物体的动能先减小后增大，整个运动过程中动能都不为零。 A．竖直向上垫起的排球，质量不变，速度逐渐变小，则动能不断变小，到达最高点时，速度为零，动能为零，故A不符合题意； B．离开脚后在地上滚动的足球，质量不变，速度逐渐变小，则动能不断变小，停止运动时，速度为零，动能为零，故B不符合题意； C．斜向上投掷出去的铅球，由于受到空气阻力和重力的作用速度不断变小，然后变大，则动能先变小后变大，在落地之前，速度不为零，动能不为零，故C符合题意； D．从空中自由下落的篮球，质量不变，速度不断变大，则动能不断变大，故D不符合题意。 故选C。 6．如图所示为人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动示意图。卫星离地球中心最近的点叫做近地点，离地球中心最远的点叫做远地点。下列关于卫星运动的说法正确的是（    ） A．从近地点到远地点，卫星动能减少 B．从远地点到近地点，卫星势能增加 C．卫星在运行过程中受平衡力作用 D．卫星在运动过程中相对于地球始终是静止的 【答案】A 【解析】A．卫星从近地点到远地点，卫星的动能转化为势能，所以动能减少，故A正确； B．卫星从远地点到近地点，卫星的高度变小，质量不变，所以势能减少，故B错误； C．卫星在运行过程中运动方向不断变化处于非平衡状态，受非平衡力作用，故C错误； D．卫星在运动过程中相对于地球的位置在不断变化，所以卫星在运动过程中相对于地球始终是运动的，故D错误。 故选A。 7．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若空气阻力不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的动能不断增大 C．木块的机械能逐渐增大 D．木块的机械能先增大后不变 【答案】D 【解析】A．在木块上升的过程中，弹簧逐渐恢复原来形状，即形变程度逐渐减小，因此弹性势能逐渐减小，故A不符合题意； BCD．在弹簧恢复原来形状的过程中，弹性势能转化为木块的机械能，此时机械能逐渐增大，即动能和重力势能增大，当弹簧恢复原来长度后，由于不计摩擦，因此木块没有机械能的损失，则它的机械能保持不变，动能减小，重力势能增大，故BC不符合题意，D符合题意。 故选D。 8．2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，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．运动员从A 到B的过程中速度逐渐增大 B．运动员从 B到C的过程中动能不变 C．运动员在A 点和C 点的重力势能相等 D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒 【答案】A 【解析】A．从A到B的过程中，运动员的重力势能转化为动能，运动员的动能增大，运动员的质量不变，所以运动员的速度逐渐增大，故A正确；   B．运动员从B到C，动能转化为重力势能，所以动能会减小，故B错误；   C．运动员从A到C需要克服阻力做功，机械能会减小，C点的重力势能小于A点，故C错误；   D．整个滑行过程中，存在能量损失，运动员的机械能会减小，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。 故选A。 9．“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，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列分析正确的是（　　） A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加 B．在最高点C时，弹性势能达到最大值 C．人从A点运动到B点，动能减小 D．人在上升和下降时机械都能减小 【答案】D 【解析】A．人在B点时速度最快，从B点运动到C点，做减速运动，动能减小，故A错误； B．扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，最高点C弹性绳没有形变，没有弹性势能，故B错误； C．人在B点时速度最快，从A点运动到B点，速度增加，动能增大，故C错误； D．上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故D正确。 故选D。 10．将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点同时静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，下列关于小球通过底部时的速度，说法正确的是（　　） A．v甲＞v乙＞v丙 B．v乙＞v甲＞v丙 C．v丙＞v乙＞v甲 D．v甲＝v乙＝v丙 【答案】D 【解析】将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点同时静止滑下，由于高度和初速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球通过底部时的速度时，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 11．如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由可伸长的橡皮筋系住，乙球由不可伸长的细绳系住，都从同一水平高度处由静止开始释放。当两球各自第一次到达悬点正下方A点时，橡皮条长度恰好与细绳长度相等，不考虑橡皮筋重、绳重及空气阻力大小。下列说法正确的是（　　） A．从释放到各自第一次到达A点过程中，两小球重力所做功 B．两球各自第一次到达A点时的速度 C．两球各自第一次到达A点时，甲球的机械能乙球的机械能。 D．两球各自第一次到达A点时，甲球与橡皮绳的机械能乙球的机械能 【答案】B 【解析】A．两球的质量相同，则重力相同，当两球到达悬点正下方A点时，两球下落的高度相同，根据W=Gh可知，该过程中小球重力做功W甲=W乙，故A错误； B．最初两球处于同一高度由静止开始释放，则两球的重力势能相等，下摆过程中，绳子不会伸长，而橡皮条会伸长，所以，可知小球到达A点时，不计空气阻力，甲球的重力势能转化为动能和橡皮条的弹性势能，乙球的重力势能全部转化为动能，所以在最低点时，乙球的动能大，其速度较大，即V甲＜V乙，故B正确； CD．甲球的机械能等于甲球的动能和重力势能之和，乙球的机械能等于乙球的动能和重力势能之和，两球各自第一次到达A点时，重力势能相等，而甲球的动能小于乙球的动能，所以在A点甲球的机械能小于乙球的机械能，故CD错误。 故选B。 12．如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间。最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系正确的是（　　） A．乙＜丁 B．乙戊 C．甲=乙+丁 D．丙>戊 【答案】A 【解析】A．乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即乙＜丁，故A正确； B．黑白两球完全一样，高度相同，故重力势能相同且不变。乙点白球具有动能，戊点黑球静止，动能为0，故乙点白球的机械能大于戊点黑球，即乙>戊，故B错误； C．白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲>乙+丁， 故C错误； D．白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙=戊，故D错误。 故选A。 13．2024年8月，我国运动员郑钦文夺得巴黎奥运会网球女单冠军。如图是某次网球落地后又弹起的频闪照片，两点高度相同。分析可知（　　） A．在点时网球的动能为零 B．在、两点网球的机械能相等 C．网球在点的速度大于在点的速度 D．网球在运动过程中，只有动能和重力势能的相互转化 【答案】C 【解析】A．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，第一次反弹后到达最高点B时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在B点的动能不为零，故A不符合题意； B．小球在运动过程中需要克服阻力做功，存在能量损失，机械能逐渐变小，因此在、两点网球的机械能不相等，故B不符合题意； C．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而A点在C点之前，因此小球在C点的机械能小于在A点的机械能，由于A、C两点高度相同，重力势能相等，所以C点的动能小于A点的动能，质量不变在，则网球在点的速度大于在点的速度，故C符合题意； D．网球在运动过程中，存在能量损失，机械能转化为其它形式的能，因此不只有动能和势能之间的转化，故D不符合题意。 故选C。 14．对如下四幅图的分析，正确的是（　　） A．图①摆锤从A点运动到O点的过程中动能转化为重力势能 B．图②运动员起跳后上升到最高点时势能最大，动能为零 C．图③高处滚下的小球在C点动能达到最大值 D．图④卫星在近地点动能最大，远地点势能最大 【答案】D 【解析】A．图①摆锤从A点运动到O点的过程中，高度降低，重力势能减小，速度变快，动能变大，是重力势能转化为动能，故A错误； B．运动员起跳后在空中做抛物线运动，上升到最高点时，高度最高重力势能最大，此时竖直方向无速度，水平方向有速度，动能不为零，故B错误； C．图③高处滚下的小球在B点高度最低，重力势能最小，速度最快，动能最大，故C错误； D．图④卫星在近地点，距离地球的高度最小，重力势能最小，由于卫星的机械能守恒，则动能最大；在远地点距离地面的距离最高，重力势能最大，故D正确。 故选D。 15．如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是（　　） A．小球在B点的动能等于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 【答案】A 【解析】AC．弧形轨道是粗糙的，小球运动过程中要克服摩擦做功，整个过程中小球的机械能逐渐减小，所以小球在B点的机械能大于C点的机械能；B点和C点等高，小球的质量不变，所以B点和C点的重力势能相同，则B点的动能大于C点的动能，故A错误，符合题意，C正确，不符合题意； B．运动过程中小球的机械能逐渐减小，当A点速度较大，动能较大时，到达E点时的动能可能不为0，小球能会到达E点，故B正确，不符合题意； D．小球从A点到B点的过程中，一部分机械能转化为内能，减少的重力势能大于小球增加的动能，故D正确，不符合题意。 故选A。 16．如图所示是一个乒乓球抛出后的部分运动轨迹，其中a、b、c为轨迹中的三个位置，a、b在同一高度，则下列说法中正确的是（　　） A．乒乓球在b点时的动能为零 B．乒乓球在b、c两点时的重力势能相等 C．乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能 D．在整个运动过程中，由于机械能守恒，所以a、b、c三点机械能都相等 【答案】C 【解析】A．由图知，乒乓球在b点时的速度不为零，动能不为零，故A错误； B．乒乓球在b、c两点时的高度不同，重力势能不相等，故B错误； CD．在乒乓球经过a、b、c三个位置的整个运动过程中，乒乓球克服空气阻力做功，与地面碰撞做功，机械能逐渐减小，乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能，a、b、c三点的机械能不相等，综上分析知，故C正确，D错误。 故选C。 17．彩虹滑道是近几年很火的游玩项目。如图甲，游客坐在橡皮圈上，就能顺着滑道快速下滑。图乙是这个游乐项目的简化图，AB是彩虹滑道部分，BC是水平的人工草皮减速带。下面说法正确的是（　　） A．游客坐在橡皮圈下滑时，以橡皮圈为参照物，游客是运动的 B．在BC段滑行时，速度越来越慢，橡皮圈和减速带之间的摩擦力会变大 C．从A点滑到B点，游客和橡皮圈的重力势能全都转化成其动能 D．从A点滑到C点，游客和橡皮圈的机械能会变小 【答案】D 【解析】A．以橡皮圈为参照物，游客的位置没有改变，所以游客处于静止状态，故A错误； B．游客在BC段滑行的过程中，橡皮圈与减速带之间压力不变。接触面的粗糙程度也不变，所以橡皮圈与减速带之间的摩擦力将不变，故B错误； C．从A点滑到B点，在下滑过程中，克服摩擦做功，重力势能一部分转化为内能，重力势能一部分转化成其动能，故C错误； D．从A点滑到C点，游客和橡皮圈克服摩擦做功，机械能减小，故D正确。 故选D。 18．如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度，释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度），小球从A点运动到B点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．小球的重力势能一直在减少，动能一直在增加 B．小球减少的重力势能最终全部转化为弹簧的弹性势能 C．弹簧的弹性势能不断减小 D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大 【答案】B 【解析】A．小球在下落过程中，重力不变，弹力不断增大，开始一段时间内弹力较小，重力和弹力的合力方向向下，小球加速向下运动，当重力和弹力的合力方向向上时，小球减速向下运动，所以小球速度先增大后减小，小球质量不变，所以小球动能先增大后减小；小球的高度不断降低，所以小球的重力势能不断减小，故A错误； B．小球下落过程中，当重力和弹力的合力向下时，小球加速向下运动，弹簧不断增长，小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能；当重力和弹力的合力向上时，小球的速度不断减小，弹簧不断增长，小球向下运动到最低点B时，由于不计空气阻力，小球的重力势能和动能最终全部转化为弹簧的弹性势能，故B正确； C．小球下落时，弹簧不断伸长，即其弹性形变增大，所以弹簧的弹性势能不断增加，故C错误； D．小球运动到B点时，小球的高度最小，速度最小，小球的质量不变，所以小球的重力势能和动能都最小，故D错误。 故选B。 19．如图所示，小球从粗糙的斜坡点由静止滑下，依次经过、、最后恰好停在点，其中和点在同一水平高度，则下列说法正确的是（   ） A．小球在点的机械能比点机械能小 B．小球在点的机械能最大 C．小球在点和点动能和重力势能都相等 D．小球从点到点过程中，重力势能转化为动能，小球的机械能守恒 【答案】A 【解析】A．由于要克服摩擦做功，机械能转化为内能，小球在d点的机械能比b点机械能小，故A正确； B．由于要克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以小球的机械能会不断的减小，故小球在a点的机械能最大，故B错误； C．小球在b点和d点是高度相同，重力势能相同，由于机械能逐渐变小，所以d的动能要小于b的动能，故C错误； D．小球从a点到c点过程中，重力势能转化为动能，由于要克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以小球的机械能不守恒，故D错误。 故选A。 20．针对如图三种现象，①甲图是一个不计摩擦的连续轨道，小球从A点经B与C可以滑到D；②乙图是一个不计摩擦的滚摆，将细绳绕轴转到A点，放手后，滚摆可以在AB间来回转动；③丙图是一个单摆，从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球能摆到C点。其中不能成立的是（　　） A．①②③ B．①② C．②③ D．③ 【答案】D 【解析】①甲图中无摩擦，机械能是守恒的，因此，小球从A点经B、C能滑到D，故①正确，不符合题意； ②乙图中无摩擦，将细绳绕轴转到A点，放手后，滚摆能在上下来回转动，故②正确，不符合题意； ③丙图中，将单摆从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球仍只能摆到B点，而不可能上升到更高的C点，故③错误，符合题意，综合上述分析，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 21．用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则下列有关分析不正确的是（　　） A．从A到C过程中，铁球重力做功Gh B．A到C过程中，铁球的动能先增大后减小 C．B位置时，铁球受到的弹力大小等于它受到的重力的大小 D．B到C过程中，重力势能的减少量等于弹性势能的增加量 【答案】D 【解析】A．从A到C，小球在重力的方向上移动的距离为h，则重力做功为，故A不符合题意； B．由图中信息可知，B点的速度最大，所以从A到C，小球的速度先变大后变小，所以动能先变大后变小，故B不符合题意； C．在B点之前，小球做加速运动，说明重力大于弹力，在B点之后，小球做减速运动，说明重力小于弹力，可知，在B点时，重力等于弹力，故C不符合题意； D．从B到C，小球的高度变小，所以重力势能变小，速度变小，所以动能变小，弹簧的形变量变大，说明弹性势能变大，可知重力势能和动能转化为弹性势能，故D符合题意。 故选D。 二、探究题 22．某科学实验小组在探究“重力势能大小的影响因素”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。 实验中用到的小球，A、B、C球体积均为V，D球体积为2V，A、C、D球质量均为m，B球质量为2m。实验时均让小球从图中高度自由下落，记录小球下降到最低点时弹簧的长度，所用实验装置如右图所示。请你根据图中实验情景完成下列问题： (1)小虞通过观察比较弹簧被压缩后的长度来比较小球重力势能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的___________相同。 A．根据水升温的多少判断食物含有的能量的多少 B．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同 C．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙 D．借助无色酚酞试液判断酸碱反应是否发生 (2)为验证猜想一，可以通过比较 两球的实验。 (3)通过本实验可知，猜想 是正确的。 (4)小虞认为利用这套实验装置，还可以探究影响动能大小的因素，比如通过比较A、C两球实验，可以探究 对动能大小的影响。 【答案】(1)AD (2)A、B (3)一、二 (4)速度 【解析】（1）小虞通过观察比较弹簧被压缩后的长度来比较小球重力势能的大小，这种科学研究的方法叫转换法； A．食物含有能量的多少不能直接观察，根据水升温的多少判断食物含有的能量的多少，采用的是转换法，故A符合题意； B．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同，属于控制变量法，故B不符合题意； C．在研究分子间存在间隙的实验中，比较黄豆和芝麻混合前后的体积，根据体积减小得出分子之间有空隙，属于模拟实验，故C不符合题意； D．酸碱反应有时不能直接观察，利用无色酚酞试液判断酸碱反应是否发生，采用的是转换法，故D符合题意。 故选AD。 （2）实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时，需要保持下落高度相同，改变物体质量，A、B两球下落高度相同，B球质量大于A球质量，故可验证猜想一。 （3）弹簧的形变程度反映了小球具有的重力势能的大小，比较A、B两球，下落高度相同，B球质量大于A球质量，发现B球处弹簧形变较大，说明猜想一正确；比较A、C两球，两球质量相同，C球下落高度大于A球，发现C球处弹簧形变较大，说明猜想二正确。 （4）影响动能的因素是物体的质量和速度，研究物体的动能与速度的大小，需保持物体的质量不变，改变物体是速度，比较A、C两球，两球质量相同，C球下落高度大于A球，则两球速度不同，故可探究速度对动能大小的影响。 23．小沈在课外活动时，偶然将两个弹性球叠放在一起同时自由下落，发现上面小球反弹的高度大于下落的高度，于是，他开始探究同一个上面小球反弹的高度与哪些因素有关，他提出三个猜想： 猜想一：可能与两个弹性球下落的高度有关； 猜想二：可能与下面弹性球的质量有关； 猜想三：可能与下面弹性球的材料有关。 小沈选取A球作为上面的反弹小球，用体积相同的B、C、D三个球分别作为下面的弹性球进行实验。其中B、C两球质量相同但材料不同，C、D两球材料相同但质量不同。小沈在同一水平地面上做了多次实验，实验数据如下表： 实验序号 下面弹性球 质量/kg 下落高度/m A球反弹高度/m 1 B 0.5 0.9 1.6 2 1.1 1.9 3 1.3 2.1 4 C 0.5 0.9 1.7 5 1.1 2.0 6 1.3 2.5 7 D 0.8 0.9 2.2 8 1.1 2.3 9 1.3 2.8 (1)比较 三次实验序号，可以验证猜想一； (2)比较实验序号4、7（或5、8或6、9），可以初步得出结论：在下面弹性球的材料、下落高度等条件一定时， ，上面弹性球反弹的高度越高； (3)为了探究猜想三，小沈选取A球作为上面的反弹小球外，还应选 两球进行实验。 【答案】(1)1、2、3 (2)下面弹性球的质量越大 (3)B、C 【解析】（1）根据控制变量法知，要探究同一个上面小球反弹的高度与两个弹性球下落的高度有关，需要控制小球的质量和材料相同，即同一小球，下落的高度不同，由表格中的信息可知，实验序号1、2、3 符合题意，可以得出：相同的弹性球，下落高度越高，上面弹性球反弹的高度越高。 （2）比较实验序号4、7(5、8或6、9)可知，弹性球的材料相同，下落相同高度时，质量越大的，上面弹性球反弹的高度越高，故结论为：在下面弹性球的材料、下落高度等条件一定时，下面弹性球的质量越大，上面弹性球反弹的高度越高。 （3）为了探究猜想三，即探究同一个上面小球反弹的高度与下面弹性球的材料有关时，应控制下面小球质量相同、下落高度相同，材料不同，故应选B、C两球就行实验。 24．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小金设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。 (1)该实验中的研究对象是 ； (2)甲、乙、丙三次实验中，通过比较 来比较小球的动能大小； (3)在图甲、乙中，，若，则可得出结论 ； (4)小金又利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则t1 t2（填“＜”、“=”、“>”）。 【答案】(1)钢球 (2)木块移动的距离 (3)在质量相同时，物体的速度越大，动能越大 (4)> 【解析】（1）实验中通过比较木块在同一水平面上被钢球撞击的距离远近来比较钢球动能的大小，所以该实验中的研究对象是钢球。 （2）甲、乙、丙三次实验中，通过比较木块被钢球撞击后移动的距离来比较小球的动能大小，木块移动的越远，说明钢球的动能越大，这是转换法的应用。 （3）在图甲、乙中，两球的质量相同，因，乙中钢球下滑到水平面的速度较大，推动木块通过的距离较长，动能较大，故结论为：在质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 （4）在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，运动到凸形滑道右端时速度等于初速度；在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动过程中运动速度大于初速度；在上升过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，运动到凹形滑道右端时速度速度等于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的速度，由可知，通过A滑道用的时间为大于通过B滑道用的时间为，即。 / 学科网（北京）股份有限公司 $