11.3 动能和势能（核心考点+十五大题型讲练+难度分层训练 共50题）-2025-2026学年人教版（新教材）物理八年级下册同步培优精讲精练

本讲义聚焦动能和势能核心知识点，从能量概念切入，系统梳理动能（与质量、速度有关）、重力势能（与质量、高度有关）、弹性势能（与形变程度有关）的定义及影响因素，通过实验探究构建完整知识支架。 资料以实验探究为特色，如动能实验用控制变量法，通过木块移动距离反映动能大小（转换法），培养科学探究与科学思维。题型分层设计，基础夯实与培优拓展结合，课中辅助教学，课后助力学生查漏补缺。

2025-2026学年人教版（新教材）物理八年级下册同步培优讲义【题型讲练】 课时11.3 动能和势能 【第十一章 功和机械能】 目标导航 1 核心考点 2 知识点一 能量的概念 2 知识点二 动能及其影响因素 2 知识点三 势能及其影响因素 3 题型讲练 4 题型一 能量的概念及单位 4 题型二 功和能的关系 5 题型三 动能的概念、影响动能的因素 6 题型四 比较动能大小 7 题型五 探究影响动能因素的实验装置及作用 7 题型六 探究动能大小与速度的关系 10 题型七 探究动能大小与质量的关系 12 题型八 重力势能的概念及影响因素 14 题型九 比较重力势能的大小 15 题型十 探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 15 题型十一 探究重力势能大小与质量的关系 17 题型十二 探究重力势能大小与高度的关系 19 题型十三 探究物体的重力势能跟哪些因素有关的实验结论 21 题型十四 弹性势能的概念及影响因素 23 题型十五 动能和势能的应用 24 分层训练 25 【基础夯实 巩固提升】 25 【培优拓展 思维创新】 31 2026年课程标准 物理素养 1、明确动能、重力势能和弹性势能的定义。 2、知道动能与势能的影响因素，知道动能大小与物体质量和速度有关，重力势能大小与物体质量和高度有关，弹性势能与形变程度有关‌。 物理观念：理解能量的基本概念‌‌。 科学思维：能够通过实例描述物体因做功而具有能量‌。 科学探究：通过实验探究影响动能和势能大小的因素，掌握控制变量法和转换法的应用‌‌。 科学态度与责任：能正确区分动能、重力势能和弹性势能，并解释相关现象‌，运用能量知识分析实际问题‌。 知识点一 能量的概念 1.的概念 （1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。 （2）单位：焦耳，符号J。 2.功与能的关系 （1）功是一个过程量，能量是一个状态量。功是描述一个力对物体作用过程中所取得成效的物理量，它是相对于一个过程而言能量是指一个物体具有能够对外做工的本领。 （2）具有能量的物体不一定在做功，但正在做功的物体一定具有能量。 （3）一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。 特别提醒 理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 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”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。 知识点二 动能及其影响因素 1.动能 （1）动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。 （2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 （3）单位：焦耳（J）。 2.影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 3.探究动能的大小与哪些因素有关. 猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量有关，还可能与物体的运动速度有关 实验器材：斜面、钢球、木块。 实验步骤： ①让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 ②换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 实验现象： ①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远。 ②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 得出结论： ①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 ②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 归纳总结： 动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，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。 特别提醒 分析物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物体运动速度两个因素的变化情况，不能只考虑其中的一个方面，特别是忽略物体质量的变化。例如：公路上匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，虽然速度大小没有变化，但是洒水车的动能在减小，这是因为洒水车的质量在不断减小。 知识点三 势能及其影响因素 1.势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 2.重力势能 （1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 （2）单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。 3、探究重力势能的大小与哪些因素有关。 （1）实验方法：控制变量法和转换法。 （2）实验设计：让高处的重物下落，将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量；应用转换法，通过小木桩陷入的深度来反映重力势能的大小。 （3）实验过程： ①让同一重物从不同的高度静止落下，撞击相同的两个小木桩，从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些。 ②用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩，质量大的重物将小木桩撞入沙中深些。 （4）实验结论：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 4、弹性势能 （1）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 （2）单位：焦耳（J）。 5、探究弹性势能的大小与哪些因素有关。 （1）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验设计：‌使用两根材料不同的弹簧A和B（‌长度和粗细相同）‌，‌小球、‌木块和长刻度尺。‌将弹簧按照不同的压缩长度安装好，‌确保弹簧被压缩的长度在弹性限度内。‌将小球置于弹簧的右端，‌放手后观察小球弹出的距离，‌以及木块被推动的距离。‌ （3）实验操作：‌ 第一次实验中，‌将弹簧压缩到一定的长度ΔL1，‌记录木块被推动的距离S1。‌ 第二次实验中，‌将弹簧压缩到长度ΔL2（‌ΔL2＞ΔL1）‌，‌再次记录木块被推动的距离S2。‌ 数据分析：‌比较S1和S2的距离，‌如果S2的距离大于S1，‌说明弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。‌ ‌（4）实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 特别提醒 （1）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。 （2）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。 题型一 能量的概念及单位 【典型例题】物理学中，如果一个物体___________，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位与功的单位相同，也是___________。 【答案】 能够对其他物体做功 J 【详解】[1][2]物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，单位是焦耳，符号J，做功越多，能量越大。 【变式】在国际单位制中，功与能量的单位是相同的，它们的单位是（    ） A．焦耳 B．焦耳/千克 C．牛顿/千克 D．帕斯卡 【答案】A 【详解】A．焦耳是功和能量的基本单位，故A符合题意； B．焦耳是功和能量的基本单位，千克是质量的单位，故B不符合题意； C．牛顿是力的基本单位，千克是质量的单位，故C不符合题意； D．帕斯卡是压强的基本单位，故D不符合题意。 故选A。 题型二 功和能的关系 【典型例题】下列关于能量的说法正确的是（    ） A．做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量 B．做功多的物体能量就多 C．能够做功的物体具有能量 D．能量多的物体所做的功一定就多 【答案】C 【详解】A.能量是物体 “能够做功” 的本领，不做功的物体也可能具有能量（如静止在高处的物体具有重力势能，只是未做功），故A错误； B.做功多的物体，可能是能量转化得多，但不能直接说明其本身能量多（例如一个能量少的物体持续做功，也可能累计做功较多），故B错误； C.能量的定义是 “物体能够做功的本领”，因此能够做功的物体具有能量，故C正确； D.能量多的物体不一定做功多（例如具有大量能量的物体未对外做功），做功多少还与能量转化的情况有关，故D错误。 故选C。 【变式】下列关于功和能的叙述中，正确的是（　　） A．一个物体没有做功，它一定不具有能量 B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 C．运动的物体具有能，静止的物体没有能 D．物体具有的能越多，它能做的功就越多 【答案】D 【详解】A．一个物体没有做功，但是它可能具有对外做功的本领，它可能具有能量，故A错误； B．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B错误； C．运动的物体具有能，静止在高处的物体也具有能，静止在高处的物体具有重力势能，故C错误； D．物体具有的能量越多，对外做功的本领越大，它能做的功就越多，故D正确。 故选D。 题型三 动能的概念、影响动能的因素 【典型例题】《中华人民共和国民法典》规定：禁止从建筑物中抛掷物品。高空抛物危害性大的原因是高处的物体具有较大的（　　） A．重力势能 B．弹性势能 C．动能 D．惯性 【答案】A 【详解】由题意可知，高空抛物现象之所以存在巨大的安全隐患，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大，因此高空抛物会造成很大的危害，故BCD不符合题意，故A符合题意。 故选A。 【变式】如图所示，快递公司尝试用无人机运送包裹，在带着包裹匀速飞行过程中，包裹的动能_________（选填“变大”“变小”或“不变”），以无人机为参照物，包裹是__________的（选填“运动”或“静止”）。 【答案】 不变 静止 【详解】[1]动能的大小与质量和速度有关，包裹随无人机匀速飞行时，质量和速度均不变，因此包裹的动能不变。 [2]以无人机为参照物，包裹与无人机的相对位置没有发生变化，因此包裹是静止的。 题型四 比较动能大小 【典型例题】北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 【答案】B 【详解】火箭加速上升过程中，火箭上载人飞船的质量不变，速度变大，位置变高，故载人飞船的动能增大，重力势能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式】一架执行人工降雨任务的飞机，沿水平方向匀速飞行，并不断向下抛撒“液氮”在此过程中，飞机的动能逐渐___________，机械能逐渐___________。 【答案】 减少 减少 【详解】[1]由于飞机匀速，即速度不变，但是随着液氮抛出后，飞机质量减小，故动能减小。 [2]由于飞机沿水平方向匀速飞行，高度不变，质量减小，故重力势能减小，但是动能减小，故总的机械能减小。 题型五 探究影响动能因素的实验装置及作用 【典型例题】兴趣小组的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？ (1)【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟__________有关； (2)【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由__________开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离．物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越__________； (3)【分析论证】为了研究汽车超速的问题，应选择甲、丙两图的实验现象分析，让同一小球从__________高度由静止开始沿斜槽下滑，可以初步得到的结论是：质量相同的物体，运动__________越大，它的动能越大； (4)【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； (5)实验甲和乙中木块克服阻力做的功分别为和，则__________（选填“>”“<”或“=”） 【答案】(1)质量 (2) 静止 大 (3) 不同 速度 (4)超载 (5)> 【详解】（1）“安全驾驶莫超载”强调的是汽车的质量不能过大，因此可猜想汽车的动能可能跟质量有关。 （2）[1]为了让金属球到达水平面时有确定的初始速度，应让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下。 [2]物块被撞击得越远，说明金属球对物块做的功越多，表明金属球到达水平面时的动能就越大。 （3）[1]甲、丙两图中，小球的质量相同，从不同高度由静止开始下滑，到达水平面时的速度不同。 [2]实验现象显示，丙图中物块被撞击得更远，说明小球的动能更大。由此可初步得到结论：质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大。 （4）甲、乙两图中，小球从同一高度由静止开始下滑，到达水平面时的速度相同，但乙图中小球的质量更大，物块被撞击得更远，说明速度相同时，质量越大，动能越大。这可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。 （5）实验甲和乙中，木块克服阻力做的功等于木块的动能变化。由于甲图中金属球的动能更大，传递给木块的动能也更大，因此木块克服阻力做的功 W1 大于W2，即 W1>W2。 【变式】如图1所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小钢球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一个小木块向前移动一段距离后停下。总共完成甲、乙、丙三次实验，其中，。 (1)小钢球在滚下斜面的过程中，它的___转化为动能，其动能的大小是通过__________的大小来反映的。 (2)小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有_______。小木块最终会停下来是因为受到____________力的作用。 (3)分析比较甲和乙两组实验可得：________________________。 (4)分析比较___________两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 (5)结合本实验和所学知识，分析图2所示的水坝，发电机安装在______（选填“a”或“b”）位置较为合理。 【答案】(1) 重力势能 小木块移动的距离 (2) 惯性 阻力 (3)物体质量相同时，速度越大，动能越大 (4)甲、丙 (5)b 【详解】（1）[1][2]小钢球从斜面滚下的过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增大，所以这个过程中是将重力势能转化为动能。小钢球的动能的大小是通过小木块移动的距离的大小来反映的。 （2）[1][2]小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有惯性。小木块最终会停下来是因为受到阻力的作用。 （3）分析比较甲和乙两组实验可得，小钢球的质量相同，而滚下的高度不同，甲中滚下的高度大，运动到水平面时速度大，推动小木块滑行的距离大，故物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （4）研究物体的动能与质量的关系时，要控制速度相同，质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 （5）上游水位一定时，b位置比a位置落差大，把发电机装在b位置，重力势能的转化量更大，能带动发电机产生更多的电能。 题型六 探究动能大小与速度的关系 【典型例题】在“探究影响动能大小的因素”的实验中，小华让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一个木块，使木块移动一段距离，如图甲所示。请回答下列问题。 (1)该实验的目的是探究铁球的动能大小与_______（选填“质量”或“速度”）的关系。 (2)该实验是通过观察_______的大小，来比较铁球的动能大小。 (3)小文同学利用小车、速度传感器和其他仪器，也进行了“探究影响动能大小的因素”的实验，如图乙所示。他测量了小车在水平桌面上运动的初速度和滑行的距离，数据如下表所示。（小车的质量为0.1kg） 实验次序 1 2 3 4 小车初速度 8 16 24 32 小车滑行的距离s/cm 10 40 90 160 ①分析实验数据可以得出：质量相同时，小车的动能与小车初速度的关系是_____________。 ②小华同学发现，在小文的实验的基础上，只要再用弹簧测力计测出一个物理量，就能推算出每次小车到达水平桌面时的动能大小。则需要测量的物理量是：______。计算动能的表达式是：________（用已知量和测量量表示）。 (4)小明同学将图甲中的实验装置改进成图丙所示的实验装置。用同一个小球将同一根弹簧压缩不同程度后由静止释放，小球撞击同一个木块。比较木块移动的距离，可以探究小球的动能大小与_______（选填“质量”或“速度”）的关系。 【答案】(1)质量 (2)木块被铁球撞击后移动的距离 (3) 小车的动能与初速度的平方成正比 小车在水平面所受的摩擦阻力f fs (4)速度 【详解】（1）实验中，铁球从斜面同一高度由静止释放，到达水平面时速度相同，而铁球质量不同，所以目的是探究动能大小与质量的关系。 （2）动能大小无法直接测量，实验中通过铁球撞击木块后木块移动距离的大小来比较铁球动能大小，木块移动距离越远，铁球动能越大，这是转换法的应用。 （3）分析表格数据，小车质量不变，初速度从依次增大到、、，对应滑行距离从增大到、、。计算速度平方与滑行距离的比值：，，，，比值恒定，说明质量相同时，小车动能与初速度的平方成正比；小车在水平桌面上滑行时，克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，即动能等于克服摩擦力做的功，所以只需测量小车在水平面所受的摩擦阻力f，动能（s为滑行距离）。 （4）图丙中用同一个小球，质量相同，压缩弹簧不同程度，弹簧弹性势能不同，转化为小球的动能不同，小球速度不同，所以探究的是动能大小与速度的关系。 【变式】【探究名称】探究物体的动能大小跟哪些因素有关。 【证据】选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别使它们从不同的高度h和由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如下列图片所示： 【解释】 （1）比较图甲、乙所示的实验，得出的结论是：当质量相同时，钢球的________________越大，动能越大。 （2）比较图乙、丙所示的实验，得出的结论是：当________________相同时，钢球的________________越大，动能越大。 【交流】 （1）该实验通过观察____________________________来判断钢球具有的动能大小，这里运用的物理研究方法是______________。 （2）木块在水平面上滑动的过程中，受到的水平面的摩擦力________________，克服摩擦力做功的功率________________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 速度 速度 质量 木块运动的距离 转换法 不变 变小 【解释】（1）[1]比较图甲、乙所示的实验，两球质量相同，图甲中球的位置更高，到达水平面时的速度更快，推动木块移动的距离更远，故得出的结论是：当质量相同时，钢球的速度越大，动能越大。 （2）[2][3]比较图乙、丙所示的实验，两球所处高度相同，到达水平面时的速度相同，图丙中钢球的质量更大，推动木块移动的距离更远，故得出的结论是：当速度相同时，钢球的质量越大，动能越大。 【交流】（1）[4][5]该实验中动能大小不易直接测量。由于是同一水平面和同一木块，接触面粗糙程度和压力相同，故木块在水平面上滑动的过程中，受到的水平面的摩擦力不变，根据可知木块运动的距离越大，表明钢球所做的功越多，动能越大，故实验中通过观察木块移动的距离来间接判断钢球具有的动能大小，这里运用的物理研究方法是转换法。 （2）[6][7]木块在水平面上滑动的过程中，受到的水平面的摩擦力不变，根据可知，木块在做减速运动的过程中，克服摩擦力做功的功率变小。 题型七 探究动能大小与质量的关系 【典型例题】如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（mA = mB< mC，hA = hC> hB）推动纸盒运动一段距离后静止。 (1)实验中通过观察______来判断小球动能的大小，此处所用的实验方法是______；（选填“转换法”或“控制变量法”） (2)选择A和C两图，是研究动能与______的关系； (3)选择A和B两图进行实验，得出的结论是______。 【答案】(1) 纸盒运动的距离 转换法 (2)质量 (3)质量相同时，速度越大，物体动能越大 【详解】（1）[1][2]根据转换法，实验中通过观察纸盒运动的距离来判断小球动能的大小，纸盒运动的距离越远，说明小球动能越大。 （2）比较A和C两图，小球释放的高度相同，到达水平面的速度相同，小球质量不同，根据控制变量法，研究的是动能与质量的关系。 （3）比较A和B两图，小球质量相同，A图中小球释放的高度较大，到达水平面的速度较大，纸盒运动的距离较远，可得：质量相同时，速度越大，物体动能越大。 【变式】如图摆线的长L相同，小球A、B的质量，悬线与竖直方向的夹角。 (1)图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，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________无关； (2)小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较________反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫________； (3)根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与________有关； (4)若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它的运动状态是________； (5)在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能________（选填“相等”或“不相等”），该方案________（选填“正确”或“错误”），理由是________。 【答案】(1)质量 (2) 木块滑行的距离 转换法 (3)速度 (4)匀速直线运动 (5) 相等 错误 见详解 【详解】（1）比较甲、乙两图，小球A、B的质量不同，悬线与竖直方向的夹角相同，同时由静止释放A、B两球，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无关。 （2）[1]分析实验现象，可根据小木块被撞后滑行的距离比较出小球撞击木块C前的动能大小。 [2]在保证效果相同的情况下，将不可见、不易测量的物理量或现象，转换为可见、易测量的物理量或现象进行研究，这种研究方法叫转换法。 （3）根据乙、丙知，小球的质量相同，悬线与竖直方向的夹角，图丙中小球到达竖直位置的速度更大，观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与速度有关。 （4）由牛顿第一定律知，一切物体在没有受到力的作用时，总是保持静止状态或匀速直线运动状态，若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它的运动状态是匀速直线运动。 （5）[1][2][3]在水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度时，弹簧的弹性势能转化成小球的动能，所以不同小球的动能是相同的，小球的动能与其质量和速度都有关，由于小球的动能不变，改变其质量，因而小球的速度也会发生改变，所以该方案存在两个变量，故错误。 题型八 重力势能的概念及影响因素 【典型例题】如图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会“跳”的卡片，将卡片反过来，用手压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会看到卡片______，这一现象说明：发生弹性形变的橡皮筋具有______能，对卡片做功。卡片在上升过程中，重力势能将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 跳起 弹性势 增大 【详解】[1][2][3]“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋对硬卡片施力，使它跳起；橡皮筋发生了弹性形变，所以它具有了弹性势能；卡片在上升过程中，质量不变，高度升高，所以重力势能将增大。 【变式】如图是施工队打桩时的情景，被举高的重锤具有______能，能将桩打入地下；重锤被举得越______，越容易将桩打入地下。 【答案】 重力势 高 【详解】[1][2]打桩机的重锤被举高后落下时能将打进地下一段距离，说明被举高的重锤具有能量，把这种由于被举高而具有的能量称为重力势能；桩锤被举得越高，其重力势能越大，因此越容易将桩打入地下。 题型九 比较重力势能的大小 【典型例题】如图所示，若选山脚地面为零势能面，山顶石头具有的重力势能为；若选择山腰平台为零势能面，同一石头具有的重力势能为；则_______（选填“>”、“=”或“<”），这说明重力势能的大小与________的选取有关。与描述物体运动时需要选定参照物类似，重力势能具有________性。 【答案】 > 零势能面 相对 【详解】[1][2][3]重力势能的大小与质量和高度有关，同一石头，质量相等，若选山脚地面为零势能面时，石头的相对高度较大，重力势能较大，即山顶石头具有的重力势能；由此可知，同一石头，其重力势能的大小与选取的零势能面有关；选取的零势能面不同，重力势能就不同，这说明重力势能具有相对性。 【变式】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 【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。 题型十 探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 【典型例题】在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）设计并进行了如图所示的实验； (1)实验中通过观察___________来判断物体重力势能的大小； (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图___________两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越___________； (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时，___________，重力势能越大。 【答案】(1)桌腿陷入沙子的深度 (2) 甲、乙 大 (3)物体的质量越大 【详解】（1）物体重力势能越大，对桌子做功越多，桌腿陷入沙子的深度就越大，故用桌腿陷入沙子的深度来描述重力势能的大小。 （2）[1]要探究重力势能大小与高度的关系，需要改变高度，控制物体的质量相同，即选择同一个物体从不同的高度静止落下，故应选择图甲、乙两次实验。 [2]分析甲、乙两次实验，质量相同，乙实验中物体的高度比甲实验高，乙实验桌腿陷入沙子的深度比甲实验深，故结论为其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越大。 （3）选择图乙、丙两次实验进行分析比较，高度相同，重物2质量大于重物1，丙实验桌腿陷入沙子的深度比乙实验深，故结论为其他条件一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 【变式】某同学设计了如图所示的实验以探究重力势能与哪些因素有关：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球进行了四组实验（不计空气摩擦，球在管道中的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为和，C、D两球陷入沙深为，且。 (1)本实验铅球的重力势能大小是通过____________________来反映的； (2)比较______两球，可得出结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大； (3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出重力势能的大小与____有关； (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”）。 【答案】(1)铅球陷入沙的深度 (2)A、B (3)下落高度 (4)无关 【详解】（1）实验中通过转换法，将重力势能的大小转换为铅球陷入沙的深度来反映（陷入越深，重力势能越大）。 （2）探究“下落高度相同时，质量对重力势能的影响”，需控制下落高度相同、改变质量。A、B两球下落高度均为H，质量分别为m和2m，符合控制变量要求。 （3）A、C两球质量均为m，下落高度分别为H和2H，C球陷入沙的深度更大，说明重力势能的大小与下落高度有关（高度越大，重力势能越大）。 （4）C、D两球质量均为m、下落高度均为2H，仅运动路径不同，但陷入沙的深度相同，说明物体的重力势能与运动路径无关。 题型十一 探究重力势能大小与质量的关系 【典型例题】小亮在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁钉；三个质量分别为、、的铝块，且。他做了如下实验：首先控制铁钉插入泡沫的深度相同，分别将三个金属块由空中静止释放撞击铁钉，撞击后铁钉进入泡沫的深度如图所示。 (1)比较______两次实验的情况，说明高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大； (2)由于实验室器材数量有限，有一小组同学没有领到质量为的金属块，他们是否可以完成对（1）中结论的探究？______（选填“能”或“不能”）；若能，请说明操作；若不能，请说明理由：______； (3)本实验中，的质量比小，但初始高度比高，小亮认为没有做到控制变量，所以无法比较和的重力势能大小，你是否同意？______（选填“是”或“否”），请写出你的依据______。 【答案】(1)甲、丙 (2) 不能 不能控制高度相同时，质量不同 (3) 否 见解析 【详解】（1）由题可知，甲、丙中铝块的质量不同，高度相同，铁钉进入泡沫深度不同，因此比较甲、丙两次实验的情况，说明铝块高度相同时，质量越大，铝块的重力势能越大。 （2）[1][2]由于甲、乙中金属块的质量相同，高度不同，铁钉进入泡沫深度不同，故能得到的结论：在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大。由于实验室器材数量有限，有一小组同学没有领到质量为的金属块，可知领到的金属块的质量相同，由于不能控制高度相同时，质量不同，所以不能完成（1）中结论的探究。 （3）[1][2]由图可知，甲、乙中金属块的质量相同，高度不同，铁钉进入泡沫的深度不同，故可探究重力势能的大小与高度的关系，得到的结论为：在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；所以，我们是通过观察比较铁钉进入泡沫的深度来间接比较金属块重力势能的大小，比较乙、丙实验，的质量比小，初始高度比高，对应的铁钉进入泡沫的深度较大，则的重力势能较大，可比较和的重力势能大小。 【变式】同学们在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”时，把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，使桌腿陷入沙子，如图所示为实验过程中的有关情境。 (1)本实验探究的是______（重物/小桌）的重力势能； (2)实验中通过______来判断物体重力势能的大小，这种研究方法叫______法； (3)实验中可能出现桌脚陷入沙子中的深度不明显或桌脚陷入沙子中的深度差不明显的现象，针对这些现象，下列做法中最不具有操作性的是______； A．增大重物下落的高度 B．增大前后两次实验重物的质量差 C．测量前后两次桌脚陷入沙面的深度h（如图丁所示） D．每次实验前都松动沙子、平整沙面 (4)比较甲、乙两实验，可得结论：______，重力势能越大，若要探究重力势能与质量的关系，应比较______两实验； (5)小明想用以上器材探究“动能的大小与哪些因素有关”，他的设想______（可行/不可行）。 【答案】(1)重物 (2) 桌脚陷入沙子中的深度 转换 (3)C (4) 质量相等，物体的高度越高 乙、丙 (5)可行 【详解】（1）实验中，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子，在探究重力势能的大小与哪些因素有关实验中，所以探究的是重物的重力势能。 （2）[1][2]实验中通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的，桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大，运用了转换法。 （3）实验中可能出现桌脚陷入沙子中的深度不明显或桌脚陷入沙子中的深度差不明显的现象，增大重物下落的高度，可以改变脚陷入沙子中的深度；增大前后两次实验重物的质量差，可以改变脚陷入沙子中的深度；每次实验前都松动沙子、平整沙面，能保证实验初始条件一致，且桌脚更易下陷，让下陷现象更易观察。而测量前后两次桌脚陷入沙面的深度h，不可以改变脚陷入沙子中的深度，所以最不具有操作性的是C。 故选C。 （4）[1]比较甲、乙两图，物体的质量相同，乙图中物体的高度较大，桌腿进入沙子较深，说明它的重力势能较大，可以得到物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大。 [2]要想探究重力势能与质量的关系，保持物体的高度相同，改变物体的质量，所以应比较乙、丙两实验。 （5）动能的大小与质量和速度有关，该实验装置中，可让不同质量的重物从同一高度落下，保证撞击速度相同，或同一重物从不同高度落下，改变撞击速度，通过小桌下陷深度反映重物撞击小桌时动能大小，因此设想可行。 题型十二 探究重力势能大小与高度的关系 【典型例题】某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素，已知物体质量的关系为，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 (1)本实验是通过________来反映物体重力势能大小的。 (2)为了探究物体重力势能大小与高度的关系，应选择________两图实验进行分析，根据实验现象，可得出的结论是________。 (3)比较b、c两次实验，可知m2的重力势能________ m3的重力势能（选填“大于”、“等于”或“小于”）；另一小组认为比较b、c两次实验，也可得出“物体重力势能与高度有关”，你认为这个观点是________的。（选填“正确”或“错误”） (4)对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图________（选填“a”、“b”或“c”）中的物体。 【答案】(1)木桩在沙子中下陷的深度 (2) a、b 质量一定时，物体下落的高度越高，重力势能越大 (3) 大于 正确 (4)b 【详解】（1）物体重力势能的大小是无法直接观察获得，实验中是通过木桩在沙子中下陷的深度来反映的，深度越深，物体的重力势能越大。 （2）[1][2]为了探究物体重力势能大小与高度的关系，应控制木桩的质量相等，改变下降的高度，所以应比较a、b两图实验进行分析，根据实验现象可知，b图木桩下陷的深，说明m2的重力势能大，所以得出结论：质量一定时，物体下落的高度越高，重力势能越大。 （3）[1]比较b、c两次实验，b图木桩下陷的深，说明m2的重力势能大于m3的重力势能。 [2]由题可知，，由图可知，。b图木桩下陷的深，说明m2的重力势能大于m3的重力势能。可推知，当，b图中的木桩下陷的更深，重力势能更大，从而得到物体重力势能与高度有关的结论。 （4）该实验是通过木桩在沙子中下陷的深度来反映物体重力势能的大小的，深度越深，物体的重力势能越大，由图可知，b图木桩下陷的最深，所以具有的重力势能最大的是图b中的物体。 【变式】建高楼时首先要打好地基。原来相同高度的相同地桩，经打击后三个地桩所处的位置如图所示。由此可知，打桩时，三个重锤中___________锤的做功本领最大，若、质量相等，、释放的高度相等，则、的质量___________（选填“>”、“<”或“=”）。 【答案】 B > 【解析】[1]相同高度的相同地桩，被重锤打击后，进入地面的深度不同。进入地面越深，说明重锤对地桩做功越多，即重锤的“做功本领”越大。由图可知，B被锤入地面的深度最大，所以B锤做功本领最大。 [2]由图可知，A、B相比，B锤做功更多，即B锤释放时具有的重力势能更大，由于其质量相同，所以B的释放高度更高，B、C相比，仍然是B锤做功更多，B锤释放时具有的重力势能更大，由于释放高度相同，所以B的质量更大，因此。 题型十三 探究物体的重力势能跟哪些因素有关的实验结论 【典型例题】在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时，三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如图所示。 (1)在此实验中我们是通过___________来比较各个铁块重力势能的大小。 (2)若A、B两个铁块质量相同，则两个铁块下落的高度hA______ hB（选填“大于”“小于”或“等于”）； (3)若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB_______mC（选填“大于”“小于”或“等于”）。 (4)本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体的质量和_________有关。 【答案】(1)木桩陷入沙坑的深度 (2)小于 (3)大于 (4)高度 【详解】（1）把铁块的重力势能转化成木桩陷入沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法。 （2）根据观察图象可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B重力势能大，A、B两铁块质量相等，则A下落的高度小于B。 （3）根据观察图象可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B重力势能大，B、C两个铁块下落的高度相同，则铁块B的质量大于铁块C的质量。 （4）由（2）（3）可知，物体的重力势能的大小与物体的质量和高度有关。 【变式】在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物A、B、C的质量关系为，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（选填“重物”或“木桩”）的重力势能大小。这种研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)比较______两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：质量相同的物体，被提升的高度越高，重力势能越大； (3)结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度____（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论； (4)如图丙所示，是某一重物从某高度处由静止下落的过程中，下落高度与时间的关系图。在下面的四个选项中，描述重力对该重物做功大小与下落时间关系最接近的图线是______； A． B． C． D． (5)结合本实验和所学知识，分析图丁所示的水坝，发电机安装在______位置较为合理（选填“C”或“D”）。 【答案】(1) 重物 转换法 (2)A、B (3)能 (4)C (5) D 【详解】（1）[1][2]物体重力势能的大小不能直接观察出来，可以通过重物撞击木桩陷入沙中的深度来比较重力势能的大小，陷入的深度越深，表明重力势能越大，这种研究物体的方法叫转换法。 （2）探究重力势能的大小和重物下落高度的关系时，根据控制变量法可知，应控制物体的质量一定，改变物体下落的高度；所以应该比较A、B两个重物将木桩打入沙中的深度。由题意和图甲可知，重物A、B质量相等，重物B的高度大于重物A的高度，由图乙可知，重物B将木桩打入沙中的深度大于重物A将木桩打入沙中的深度，所以可得出的结论是：物体的质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）由（2）得出的实验结论为，物体的质量一定时，高度越高，重力势能越大。乙图中，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同，由（2）得出的实验结论可知，若将C提高到与B相同高度，C下方木桩打入沙中的深度将更大，大于B下方木桩打入沙中的深度；结合B、C质量相等可得，当高度一定时，物体的质量越大，将木桩打入沙中的深度越大，物体的重力势能越大。 （4）结合图丙下落高度与时间的关系图像，及重力做功公式 可知，物体下落速度越来越大，重力做功增大的速度也越来越快，故ABD不符合题意，故C符合题意。故选C。 （5）与上游相同水位高度相比较，在C、D点中，上游相对于D点的高度更高，具有的重力势能更大，水下降到D点时可以转化为现多的动能，发电时可以产生更多的电能，故发电机安装在D位置较为合理。 题型十四 弹性势能的概念及影响因素 【典型例题】球拍击打网球时，可观察到网面凹陷形变，使网面凹陷的力的施力物体是________，这个力是由于________弹性形变而产生的弹力，通过网面发生形变可知，力可以改变物体的________，发生了形变的网球拍可以将网球击打出去，说明形变后的网球拍有________势能。 【答案】 网球 网球 形状 弹性 【详解】[1]当球拍击打网球时，网球与球拍网面接触并相互作用。网球对球拍施加力的作用，导致网面凹陷。 [2]根据弹力的概念可知，网球对球拍施加力的作用是由于网球发生弹性形变产生的。 [3]力可以改变物体的形状和运动状态。网面发生形变说明力可以改变物体的形状。 [4]物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。故发生形变的网球拍具有弹性势能，在恢复原状时将弹性势能转化为网球的动能。 【变式】撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑，借助撑竿的支撑腾空越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形，下列说法正确的是（     ） A．撑竿的形变是弹性形变，手的形变是塑性形变 B．图中此时的撑竿不具有弹性势能 C．手对撑竿的力是由于手的形变产生的 D．撑竿对手的力的方向与撑竿的形变方向相同 【答案】C 【详解】A．撑竿的形变是弹性形变，手的形变在撤去外力后会恢复原状，也是弹性形变，故A错误； B．图中此时的撑竿发生弹性形变，则具有弹性势能，物体的弹性势能与物体的形变程度有关，形变的程度越大，弹性势能越大，故B错误； C．手对撑竿的作用力施力物体是手，是由于手的形变产生的，故C正确； D．撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相反，故D错误。 故选C。 题型十五 动能和势能的应用 【典型例题】新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有________。从物理的角度来讲，因为风和水都能够________或者被举高，所以风能和水能都属于________。 【答案】 动能 运动 机械能 【详解】[1]风是流动的空气，空气具有质量和速度，则风具有动能。 [2][3]风和水都能够运动或者被举高，风和水具有动能和势能，机械能包括动能和势能，所以风能和水能都属于机械能。 【变式】10月17日，“全民健身运动三秦”2024年陕西省社区运动会（宝鸡陈仓赛区）开幕式在陈仓苑健身公园东广场举行。在定点投篮的项目中，篮球离开运动员的手上升的过程中，下列有关篮球的说法正确的是（　　） 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 【详解】篮球被投出后的上升过程中，篮球的质量不变，由于受到竖直向下的重力作用，速度逐渐减小，同时距离地面的高度不断增大，所以该过程中，动能不断减小，重力势能变大。故B正确，ACD错误。 故选B。 【基础夯实 巩固提升】 1．如图运载火箭离开地面加速上升的过程中（   ） A．动能增大 B．重力势能减小 C．动能不变 D．重力势能不变 【答案】A 【详解】运载火箭加速上升时，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 2．下列物体中不具有动能的是（    ） A．在水平公路上行驶的汽车 B．载人上升的电梯 C．拉着车前进的马 D．悬挂在天花板上的吊灯 【答案】D 【详解】A．在水平公路上行驶的汽车，由于运动，而具有动能，故A不符合题意； B．载人上升的电梯，由于运动，而具有动能，故B不符合题意； C．拉着车前进的马，由于运动，而具有动能，故C不符合题意； D．悬挂在天花板上的吊灯，由于没有运动，所以动能为0，故D符合题意。 故选D。 3．《中华人民共和国民法典》中规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”。生活中我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的（　　） A．动能 B．重力势能 C．热量 D．弹性势能 【答案】B 【详解】物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越高重力势能越大，物体从高处落下，转变成的动能越大，危害越大。所以“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的重力势能。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．苏轼是我国宋代豪放派词人中的代表人物，他写了很多脍炙人口的名句，有些气势磅礴的词句也蕴含着丰富的物理知识。比如“乱石穿空，惊涛拍岸，卷起千堆雪”，从物理学角度来看，涌动的“惊涛”具有________能；“惊涛拍岸”时，“惊涛”______（选填“有”或“没有”）对“岸”做功。 【答案】 机械 没有 【详解】[1]涌动的“惊涛”是流动的水，具有动能；同时水具有一定的高度，也具有重力势能，因此惊涛具有机械能（或动能、势能）。 [2]做功的两个必要因素是力和物体在力的方向上移动的距离。“惊涛拍岸”时，惊涛对岸施加了力，但岸没有在力的方向上移动距离，因此惊涛对岸没有做功。 5．在体操比赛的“鞍马”项目中，运动员上“马”前要踩跳板。如图所示，在脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中，弹簧的弹性形变程度变______，弹性势能变______。 【答案】 大 大 【详解】[1][2]弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关，在弹性限度内，形变程度越大，弹性势能就越大。在这个过程中，弹簧被不断压缩，形变程度越来越大，因此弹性势能也随之增大。 6．如图所示为高速公路上的限速标志牌，该标志牌限定了机动车的最高行驶速度，这是因为质量不变时，速度越大，车的动能______。若图示的三种车均以70km/h的速度匀速直线行驶，则______（选填“轿车”“客车”或“货车”）的动能最大（已知）。 【答案】 越大 货车 【详解】[1][2]物体的动能与物体的质量和速度有关，当质量一定时，速度越大，则动能越大；当速度一定时，质量越大，则动能越大，由题知，因此三种车均以的速度匀速直线行驶时，货车的动能最大。 7．关于如图所示的三个实验，请回答下列问题。 (1)甲实验：在研究“滑动摩擦力大小与压力的关系”时，将木块M置于水平桌面的木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，使其做_____运动，则拉力大小等于摩擦力大小。 (2)乙实验：在研究“阻力对物体运动的影响”时，每次都让小车从斜面的同一高度自由下滑，目的是让小车每次到达水平面的_____相同。 (3)丙实验：研究“动能大小与哪些因素有关”，利用图中实验器材，小东只能研究动能的大小是否和_____有关，实验中多次改变小球A在斜面上开始运动的高度，通过比较物块B被撞击后在同一水平面上_____的大小得到实验结论。 【答案】(1)匀速直线 (2)初速度 (3) 速度 移动的距离 【详解】（1）在研究“滑动摩擦力大小与压力的关系”的实验中，需用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。 （2）在研究“阻力对物体运动的影响”时，每次都让小车从斜面的同一高度自由下滑，目的是让小车每次到达水平面的初速度相同。 （3）[1]由于只有一个小球，不能改变小球的质量，但可以改变小球到达水平面时的速度（即让小球A从不同的高度由静止开始滚下，小球到达水平面时的速度不同），所以小东只能研究“动能的大小是否和速度有关”。 [2]实验中多次改变小球A在斜面上开始运动的高度，小球到达水平面时的速度不同，实验中通过比较物块B在同一水平面上被撞击后移动的距离来比较小球A到达水平面时动能的大小，运用了转换法的思想。 8．小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。 (1)实验中探究的动能是指___________； A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能 (2)如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA>mB，高度hA>hB，距离sA>sB，他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验结论是___________（选填“正确”或“错误”）的，理由是___________； (3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与___________的关系。 【答案】(1)A (2) 错误 没有控制钢球的速度相同 (3)速度 【详解】（1）钢球从斜槽上一定高度位置滚下，在这个过程中，撞击木块时具有一定的动能，我们通过推动木块距离的大小来判断动能大小，而当木块被推动的距离较远，此时钢球具有的动能就越大，所以实验中探究动能指的是钢球撞击木块时的动能，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （2）[1]在探究物体的动能的影响因素这个实验中，我们要运用到控制变量法这个实验方法，从题中可知，要探究动能的大小与物体的质量的关系，应保证钢球的速度相同，但题中两个钢球的高度不同，则两个钢球的速度不同，所以他的实验结论是错误的。 [2]在这个实验中，物体A和物体B的质量不同，高度也不同，没有应用控制变量法，而题中要探究动能大小与物体质量的关系，所以应控制钢球的速度大小不变。 （3）让小球A从同一斜面的不同高度由静止滚下，因为是同一个物体A，所以物体的质量不变，但从不同高度由静止滚下，那两次到达斜面底部的速度不同，所以是为了探究物体动能与速度的关系。 9．如图所示是某小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA=mB<mC，hA=hC>hB。 (1)实验中，探究的动能是指__________（填序号）； A．小球在斜面上的动能 B．木块被小球撞击时的动能 C．小球撞击木块时的动能乙 (2)实验中，通过观察木块被小球撞击后________来判断小球的动能大小； (3)甲、丙两次实验，让质量不同的小球从斜面的同一高丙度滚下，目的是使两球到达水平面时有相同的_______； (4)对比________两次实验，可以研究物体的动能与速度的关系； (5)分析图甲和图丙，得到的实验结论：________相同时，物体_________越大，动能越大。 【答案】(1)C (2)运动的距离 (3)速度 (4)甲、乙 (5) 速度 质量 【详解】（1）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，所以探究的动能是小球撞击木块时的动能，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （2）实验中通过观察木块滑动的距离来反映小球动能的大小，这是转换法的应用，木块被撞后运动的距离越远，小球的动能越大。 （3）小球到达斜面底端的速度与下滑时的高度有关，高度越高，小球下滑到斜底端的速度越大，因此实验中让质量不同的小球从斜面的同一高丙度滚下，目的是使两球到达水平面时有相同的速度。 （4）研究物体的动能与速度的关系，要控制质量相同，小球从斜面下滑时的高度不同，由， 可知，应选择甲、乙两次实验。 （5）[1][2]图甲和图丙中，小球的质量不同，且丙中小球的质量大于甲中小球的质量，从斜面的同一高度滚下，小球到达水平面时速度相等，丙图中木块移动的距离远，所以丙图中小球撞击木块时的动能大，可以得到的结论是速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 10．为了探究动能大小的影响因素，实验小组的同学利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展以下探究活动，其中H>h，M>m。 (1)实验中让钢球从斜面的某一高度由静止开始滚下，撞击水平面上的木块，通过比较木块被撞击后的滑行距离来反映___________ （选填下列选项序号），这种研究方法是___________； A．钢球撞击木块后的动能        B．钢球撞击木块前的动能       C．木块被撞击后的动能 (2)为了探究动能大小与质量的关系 ，应选择___________两图进行实验和分析； (3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面________（选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大 ，动能越________； (4)某同学用如图所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的钢球从不同高度由静止开始释放，通过观察木块在木板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种方法是_________（选填“可行”或“不可行”）的，理由是_________。 【答案】(1) B 转换法 (2)乙丙 (3) 不同 大 (4) 不可行 没有控制被撞木块所处的水平面的粗糙程度相同 【详解】（1）[1][2]该实验中钢球撞击木块前动能的大小是通过木块被撞后移动的距离体现的，木块被推移的距离越远，说明钢球被撞前的动能越大，被推移的距离越近，说明钢球被撞前的动能越小，这里采用了转换法。 （2）为了探究动能大小与质量的关系 ，应该控制钢球的速度相同，即应该让质量不同的钢球从同一高度静止滚下，所以应选择乙丙两图进行实验和分析。 （3）[1][2]实验中为了探究动能大小与速度的关系，应该控制钢球的质量相同。所以应让质量相同的钢球，从同一斜面不同高度由静止滚下，观察木块被撞后移动的距离比较钢球具有动能的大小。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，木块被撞后移动的距离越大，钢球的动能越大。 （4）[1][2]要探究动能的大小与速度的关系，应该控制钢球的质量相同，被撞木块所处的水平面的粗糙程度也相同。通过比较木块运动的距离比较做功的多少，需要水平面阻力相同，所以该同学的方法不可行，因为没有控制被撞木块所处的水平面的粗糙程度相同。 【培优拓展 思维创新】 1．用如图所示的装置探究影响动能大小的因素。让小车从斜面上由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，下列说法中错误的是（　　） A．按照甲图和丙图进行实验，可探究动能大小与高度的关系 B．按照甲图和乙图进行实验，可探究动能大小与质量的关系 C．甲图和乙图的实验中，小车运动到水平面上时的速度大小相等 D．实验时用木块被撞击后移动的距离来反映小车动能大小 【答案】A 【详解】根据机械能守恒定律，实验中小车在斜面的高度相同，则小车到达水平面的速度就相同。 A．在甲图和丙图中，小车的质量相同，但小车的高度不同，丙图小车的高度为2h，甲图为h，所以小车到达水平面时的速度不同，实验探究的是动能大小与速度的关系，而不是高度的关系，故A错误，符合题意； B．在甲图和乙图中，小车的高度相同，小车到达水平面时的速度相同，但小车的质量不同，乙图小车上有砝码，实验探究的是动能大小与质量的关系，故B正确，不符合题意； C．在甲图和乙图中，小车从同一高度由静止滑下，小车到达水平面时的速度大小相等，故C正确，不符合题意； D．实验应用了转换法，小车的动能大小无法直接测量，通过小车对木块做功，观察木块被撞击后移动的距离来反映小车动能的大小，故D正确，不符合题意。 故选A。 2．正在飞行的、两架飞机具有相同的重力势能，且，则（　　） A．飞机飞得快 B．飞机飞得慢 C．飞机飞得高 D．飞机飞得低 【答案】D 【详解】重力势能的大小与质量、高度有关。质量相同，高度越高，重力势能越大；高度相同，质量越大，重力势能越大。因此如果正在飞行的A、B两架飞机具有相同的重力势能，且，则，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．如图所示，探究“动能大小的影响因素”实验中，下列说法正确的是（     ） A．小球质量越大，动能越大 B．小球速度越大，动能越大 C．小球释放高度越高，动能越大 D．木块在水平面移动距离越远，说明小球动能越大 【答案】D 【详解】A．动能的大小与物体的质量和速度都有关系。在速度相同时，质量越大，动能越大。该选项没有控制速度不变，所以表述不严谨。故A错误； B．动能的大小与物体的质量和速度都有关系。在质量相同时，速度越大，动能越大。该选项没有控制质量不变，所以表述不严谨。故B错误； C．小球释放的高度越高，到达水平面时的速度越大。但动能还与质量有关，该表述未控制质量，表述不正确，故C错误； D．本实验采用转换法，将小球动能的大小转换为木块在水平面上移动的距离。小球对木块做的功越多，木块移动的距离就越远。小球对木块做的功等于小球初始动能的转化，因此，木块移动的距离越远，说明小球的动能越大。故D正确。 故选D。 4．下列图片是某同学扔实心球的四个分解动作，分解动作④完成后，球下落过程中（忽略空气阻力），重力势能_____，重力做功的功率______。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 减小 增大 【详解】[1]球下落过程中质量不变，高度变小，重力势能减小。 [2]球下落过程中，速度变大，由可知，重力做功功率变大。 5．如图所示是挑战者进行蹦极运动的情景，弹性橡皮绳一端系住人的腰部，另一端系于跳台上，当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直，从Q点继续下落到最低点的过程中，弹性势能_________，重力势能_________。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 增大 减小 【详解】[1] 弹性绳的弹性势能与它的弹性形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大。从Q点到最低点的过程中，弹性绳的伸长量逐渐变大，弹性形变程度增加，因此弹性势能增大。 [2] 人体的重力势能与人体的质量有关，与人体所处的高度有关。质量一定高度越大，重力势能越大。此过程中，人的高度不断降低，而质量不变，因此重力势能减小。 6．在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，金属小球落下后原来平整的沙盘经过打击后如图所示。可知A、B、C三个金属小球中___________球释放前重力势能最小；若A和B球质量相等，则刚开始落下时___________球的高度要低些（选填“A”、“B”或“C”）。 【答案】 B B 【详解】[1]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，则小球陷入沙盘中越深，反之小球陷入沙盘中越浅。图中金属小球B陷入沙盘中的深度最小，说明金属小球B的重力势能最小。 [2]重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越小，重力势能越大。若A和B球质量相等，陷入沙盘中越浅，说明小球下落的高度越低，图中金属小球B陷入沙盘中的深度最小，所以金属小球B球的高度要低些。 7．一辆小车往斜坡向上运动时，它的s-t图，如图所示。它在30s内通过的路程为___________米，在此过程，小车的动能___________（选填“变大”或“不变”或“变小”）。 【答案】 90 不变 【详解】[1]由图像可知，30s时小车的位置在90m处，所以它在30s内通过的路程为90m。 [2]由图像可知，小车做匀速直线运动，速度不变，且质量不变，因此小车动能不变。 8．“探究重力势能的大小与哪些因素有关”.利用实验小桌、箱体透明的沙箱、质量不同的重物和，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，实验现象如图甲、乙、丙所示。 (1)比较甲、乙可知，物体的重力势能与物体被举高的__________有关。 (2)比较__________可知，物体的重力势能与物体的质量有关；__________相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。 【答案】(1)高度 (2) 甲、丙 高度 【详解】（1）甲、乙两次实验中，使用的是同一物体A，但被举高的高度不同，乙中物体的高度大于甲中物体的高度。 乙中桌腿陷入沙子的深度更深，由此可得出结论：物体的重力势能与物体被举高的高度有关。在质量相同的情况下，物体被举得越高，重力势能越大。 （2）[1][2]要探究重力势能与质量的关系，需要控制被举高的高度相同，改变物体的质量。 应选择甲、丙两次实验进行比较。甲中是质量较小的物体A，丙中是质量较大的物体B，且两者被举高的高度相同。 实验现象显示：丙中桌腿陷入沙子的深度更深，说明物体B的重力势能更大。 由此可得出结论：高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。 9．在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可知，在质量一定时，物体高度______（选填“越高”或“越低”），重力势能_____（选填“越大”或“越小”）。 (2)木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，由此小刚认为物体的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_________________° (3)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的_______来判断木块重力势能的大小，这种研究问题的方法叫作_______（选填“控制变量法”或“转换法”）。 (4)实验中释放木块时，应使木块由静止开始下落，其目的是____________。 【答案】(1) 越高 越大 (2) 错误 没有控制B、C两个木块释放的高度相同 (3) 深度 转换法 (4)消除木块动能对实验的影响 【详解】（1）[1][2]木块 A和 B质量相同，B的高度更高，将木桩打入沙中的深度更深，说明在质量一定时，物体高度越高，重力势能越大。 （2）[1][2]木块B和C的质量不同，且下落的高度也不同（B的高度低于 C），没有控制高度这一变量，因此不能得出重力势能与质量无关的结论。 （3）[1][2]通过木桩陷入沙中的深度来间接反映木块重力势能的大小，这种将不易观察的物理量转化为容易观察的现象的方法叫作转换法。 （4）使木块由静止开始下落，可避免初速度对实验结果的干扰，保证实验中重力势能的转化只与下落高度和质量有关。 10．在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，如图甲所示，让同一个铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一个木块。 (1)该实验的目的是研究___________（选填“铁球”或“木块”）的动能大小与________________的关系。 (2)该实验是通过观察______________________来说明铁球对木块做功的多少，从而得出结论。这种研究方法是____________（选填“等效替代法”或“转换法”）。 (3)水平面太光滑或太粗糙，都不利于实验进行。水平面太光滑，木块被撞击后，滑行的距离______________；水平面太粗糙，木块被撞击后，滑行的距离__________________。（均选填“太长”或“太短”） (4)课外兴趣小组对这个实验进行了研究和改进，装置器材有：中间有沟槽的木质轨道（如图乙，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较为光滑）、大小合适的铁球一个、轻质弹簧一个、刻度尺一把。利用这套器材进行实验时，可以通过比较________________________，来比较铁球动能的大小。 【答案】(1) 铁球 速度 (2) 木块移动的距离 转换法 (3) 太长 太短 (4)弹簧被压缩的程度 【详解】（1）[1][2]如图甲所示，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块时的速度不同，研究对象是铁球，所以该实验的目的是探究铁球的动能大小与速度的关系。 （2）[1][2]根据转换法，该实验是通过观察木块移动的距离来说明铁球对木块做功的多少，从而得出结论的，木块移动的距离越大，铁球的动能越大。 （3）[1][2]水平面太光滑或太粗糙，都不利于实验进行。太光滑，木块被撞击后，滑行的距离太长，太粗糙，木块被撞击后，滑行的距离太短，都不好进行比较。 （4）根据转换法，利用图乙中器材进行实验时，可以通过比较弹簧被压缩的程度的大小，来比较铁球动能的大小。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $2025-2026学年人教版（新教材）物理八年级下册同步培优讲义【题型讲练】 课时11.3 动能和势能 【第十一章 功和机械能】 目标导航 1 核心考点 2 知识点一 能量的概念 2 知识点二 动能及其影响因素 2 知识点三 势能及其影响因素 3 题型讲练 5 题型一 能量的概念及单位 5 题型二 功和能的关系 5 题型三 动能的概念、影响动能的因素 5 题型四 比较动能大小 6 题型五 探究影响动能因素的实验装置及作用 6 题型六 探究动能大小与速度的关系 7 题型七 探究动能大小与质量的关系 9 题型八 重力势能的概念及影响因素 10 题型九 比较重力势能的大小 10 题型十 探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 11 题型十一 探究重力势能大小与质量的关系 12 题型十二 探究重力势能大小与高度的关系 13 题型十三 探究物体的重力势能跟哪些因素有关的实验结论 14 题型十四 弹性势能的概念及影响因素 15 题型十五 动能和势能的应用 16 分层训练 16 【基础夯实 巩固提升】 16 【培优拓展 思维创新】 20 2026年课程标准 物理素养 1、明确动能、重力势能和弹性势能的定义。 2、知道动能与势能的影响因素，知道动能大小与物体质量和速度有关，重力势能大小与物体质量和高度有关，弹性势能与形变程度有关‌。 物理观念：理解能量的基本概念‌‌。 科学思维：能够通过实例描述物体因做功而具有能量‌。 科学探究：通过实验探究影响动能和势能大小的因素，掌握控制变量法和转换法的应用‌‌。 科学态度与责任：能正确区分动能、重力势能和弹性势能，并解释相关现象‌，运用能量知识分析实际问题‌。 知识点一 能量的概念 1.的概念 （1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。 （2）单位：焦耳，符号J。 2.功与能的关系 （1）功是一个过程量，能量是一个状态量。功是描述一个力对物体作用过程中所取得成效的物理量，它是相对于一个过程而言能量是指一个物体具有能够对外做工的本领。 （2）具有能量的物体不一定在做功，但正在做功的物体一定具有能量。 （3）一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。 特别提醒 理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 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”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。 知识点二 动能及其影响因素 1.动能 （1）动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。 （2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 （3）单位：焦耳（J）。 2.影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 3.探究动能的大小与哪些因素有关. 猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量有关，还可能与物体的运动速度有关 实验器材：斜面、钢球、木块。 实验步骤： ①让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 ②换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 实验现象： ①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远。 ②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 得出结论： ①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 ②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 归纳总结： 动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，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。 特别提醒 分析物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物体运动速度两个因素的变化情况，不能只考虑其中的一个方面，特别是忽略物体质量的变化。例如：公路上匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，虽然速度大小没有变化，但是洒水车的动能在减小，这是因为洒水车的质量在不断减小。 知识点三 势能及其影响因素 1.势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 2.重力势能 （1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 （2）单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。 3、探究重力势能的大小与哪些因素有关。 （1）实验方法：控制变量法和转换法。 （2）实验设计：让高处的重物下落，将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量；应用转换法，通过小木桩陷入的深度来反映重力势能的大小。 （3）实验过程： ①让同一重物从不同的高度静止落下，撞击相同的两个小木桩，从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些。 ②用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩，质量大的重物将小木桩撞入沙中深些。 （4）实验结论：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 4、弹性势能 （1）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 （2）单位：焦耳（J）。 5、探究弹性势能的大小与哪些因素有关。 （1）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验设计：‌使用两根材料不同的弹簧A和B（‌长度和粗细相同）‌，‌小球、‌木块和长刻度尺。‌将弹簧按照不同的压缩长度安装好，‌确保弹簧被压缩的长度在弹性限度内。‌将小球置于弹簧的右端，‌放手后观察小球弹出的距离，‌以及木块被推动的距离。‌ （3）实验操作：‌ 第一次实验中，‌将弹簧压缩到一定的长度ΔL1，‌记录木块被推动的距离S1。‌ 第二次实验中，‌将弹簧压缩到长度ΔL2（‌ΔL2＞ΔL1）‌，‌再次记录木块被推动的距离S2。‌ 数据分析：‌比较S1和S2的距离，‌如果S2的距离大于S1，‌说明弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。‌ ‌（4）实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 特别提醒 （1）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。 （2）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。 题型一 能量的概念及单位 【典型例题】物理学中，如果一个物体___________，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位与功的单位相同，也是___________。 【变式】在国际单位制中，功与能量的单位是相同的，它们的单位是（    ） A．焦耳 B．焦耳/千克 C．牛顿/千克 D．帕斯卡 题型二 功和能的关系 【典型例题】下列关于能量的说法正确的是（    ） A．做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量 B．做功多的物体能量就多 C．能够做功的物体具有能量 D．能量多的物体所做的功一定就多 【变式】下列关于功和能的叙述中，正确的是（　　） A．一个物体没有做功，它一定不具有能量 B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 C．运动的物体具有能，静止的物体没有能 D．物体具有的能越多，它能做的功就越多 题型三 动能的概念、影响动能的因素 【典型例题】《中华人民共和国民法典》规定：禁止从建筑物中抛掷物品。高空抛物危害性大的原因是高处的物体具有较大的（　　） A．重力势能 B．弹性势能 C．动能 D．惯性 【变式】如图所示，快递公司尝试用无人机运送包裹，在带着包裹匀速飞行过程中，包裹的动能_________（选填“变大”“变小”或“不变”），以无人机为参照物，包裹是__________的（选填“运动”或“静止”）。 题型四 比较动能大小 【典型例题】北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 【变式】一架执行人工降雨任务的飞机，沿水平方向匀速飞行，并不断向下抛撒“液氮”在此过程中，飞机的动能逐渐___________，机械能逐渐___________。 题型五 探究影响动能因素的实验装置及作用 【典型例题】兴趣小组的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？ (1)【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟__________有关； (2)【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由__________开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离．物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越__________； (3)【分析论证】为了研究汽车超速的问题，应选择甲、丙两图的实验现象分析，让同一小球从__________高度由静止开始沿斜槽下滑，可以初步得到的结论是：质量相同的物体，运动__________越大，它的动能越大； (4)【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； (5)实验甲和乙中木块克服阻力做的功分别为和，则__________（选填“>”“<”或“=”） 【变式】如图1所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小钢球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一个小木块向前移动一段距离后停下。总共完成甲、乙、丙三次实验，其中，。 (1)小钢球在滚下斜面的过程中，它的___转化为动能，其动能的大小是通过__________的大小来反映的。 (2)小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有_______。小木块最终会停下来是因为受到____________力的作用。 (3)分析比较甲和乙两组实验可得：________________________。 (4)分析比较___________两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 (5)结合本实验和所学知识，分析图2所示的水坝，发电机安装在______（选填“a”或“b”）位置较为合理。 题型六 探究动能大小与速度的关系 【典型例题】在“探究影响动能大小的因素”的实验中，小华让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一个木块，使木块移动一段距离，如图甲所示。请回答下列问题。 (1)该实验的目的是探究铁球的动能大小与_______（选填“质量”或“速度”）的关系。 (2)该实验是通过观察_______的大小，来比较铁球的动能大小。 (3)小文同学利用小车、速度传感器和其他仪器，也进行了“探究影响动能大小的因素”的实验，如图乙所示。他测量了小车在水平桌面上运动的初速度和滑行的距离，数据如下表所示。（小车的质量为0.1kg） 实验次序 1 2 3 4 小车初速度 8 16 24 32 小车滑行的距离s/cm 10 40 90 160 ①分析实验数据可以得出：质量相同时，小车的动能与小车初速度的关系是_____________。 ②小华同学发现，在小文的实验的基础上，只要再用弹簧测力计测出一个物理量，就能推算出每次小车到达水平桌面时的动能大小。则需要测量的物理量是：______。计算动能的表达式是：________（用已知量和测量量表示）。 (4)小明同学将图甲中的实验装置改进成图丙所示的实验装置。用同一个小球将同一根弹簧压缩不同程度后由静止释放，小球撞击同一个木块。比较木块移动的距离，可以探究小球的动能大小与_______（选填“质量”或“速度”）的关系。 【变式】【探究名称】探究物体的动能大小跟哪些因素有关。 【证据】选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别使它们从不同的高度h和由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如下列图片所示： 【解释】 （1）比较图甲、乙所示的实验，得出的结论是：当质量相同时，钢球的________________越大，动能越大。 （2）比较图乙、丙所示的实验，得出的结论是：当________________相同时，钢球的________________越大，动能越大。 【交流】 （1）该实验通过观察____________________________来判断钢球具有的动能大小，这里运用的物理研究方法是______________。 （2）木块在水平面上滑动的过程中，受到的水平面的摩擦力________________，克服摩擦力做功的功率________________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 题型七 探究动能大小与质量的关系 【典型例题】如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（mA = mB< mC，hA = hC> hB）推动纸盒运动一段距离后静止。 (1)实验中通过观察______来判断小球动能的大小，此处所用的实验方法是______；（选填“转换法”或“控制变量法”） (2)选择A和C两图，是研究动能与______的关系； (3)选择A和B两图进行实验，得出的结论是______。 【变式】如图摆线的长L相同，小球A、B的质量，悬线与竖直方向的夹角。 (1)图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，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________无关； (2)小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较________反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫________； (3)根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与________有关； (4)若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它的运动状态是________； (5)在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能________（选填“相等”或“不相等”），该方案________（选填“正确”或“错误”），理由是________。 题型八 重力势能的概念及影响因素 【典型例题】如图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会“跳”的卡片，将卡片反过来，用手压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会看到卡片______，这一现象说明：发生弹性形变的橡皮筋具有______能，对卡片做功。卡片在上升过程中，重力势能将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【变式】如图是施工队打桩时的情景，被举高的重锤具有______能，能将桩打入地下；重锤被举得越______，越容易将桩打入地下。 题型九 比较重力势能的大小 【典型例题】如图所示，若选山脚地面为零势能面，山顶石头具有的重力势能为；若选择山腰平台为零势能面，同一石头具有的重力势能为；则_______（选填“>”、“=”或“<”），这说明重力势能的大小与________的选取有关。与描述物体运动时需要选定参照物类似，重力势能具有________性。 【变式】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。 题型十 探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 【典型例题】在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）设计并进行了如图所示的实验； (1)实验中通过观察___________来判断物体重力势能的大小； (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图___________两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越___________； (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时，___________，重力势能越大。 【变式】某同学设计了如图所示的实验以探究重力势能与哪些因素有关：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球进行了四组实验（不计空气摩擦，球在管道中的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为和，C、D两球陷入沙深为，且。 (1)本实验铅球的重力势能大小是通过____________________来反映的； (2)比较______两球，可得出结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大； (3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出重力势能的大小与____有关； (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”）。 题型十一 探究重力势能大小与质量的关系 【典型例题】小亮在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁钉；三个质量分别为、、的铝块，且。他做了如下实验：首先控制铁钉插入泡沫的深度相同，分别将三个金属块由空中静止释放撞击铁钉，撞击后铁钉进入泡沫的深度如图所示。 (1)比较______两次实验的情况，说明高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大； (2)由于实验室器材数量有限，有一小组同学没有领到质量为的金属块，他们是否可以完成对（1）中结论的探究？______（选填“能”或“不能”）；若能，请说明操作；若不能，请说明理由：______； (3)本实验中，的质量比小，但初始高度比高，小亮认为没有做到控制变量，所以无法比较和的重力势能大小，你是否同意？______（选填“是”或“否”），请写出你的依据______。 【变式】同学们在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”时，把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，使桌腿陷入沙子，如图所示为实验过程中的有关情境。 (1)本实验探究的是______（重物/小桌）的重力势能； (2)实验中通过______来判断物体重力势能的大小，这种研究方法叫______法； (3)实验中可能出现桌脚陷入沙子中的深度不明显或桌脚陷入沙子中的深度差不明显的现象，针对这些现象，下列做法中最不具有操作性的是______； A．增大重物下落的高度 B．增大前后两次实验重物的质量差 C．测量前后两次桌脚陷入沙面的深度h（如图丁所示） D．每次实验前都松动沙子、平整沙面 (4)比较甲、乙两实验，可得结论：______，重力势能越大，若要探究重力势能与质量的关系，应比较______两实验； (5)小明想用以上器材探究“动能的大小与哪些因素有关”，他的设想______（可行/不可行）。 题型十二 探究重力势能大小与高度的关系 【典型例题】某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素，已知物体质量的关系为，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 (1)本实验是通过________来反映物体重力势能大小的。 (2)为了探究物体重力势能大小与高度的关系，应选择________两图实验进行分析，根据实验现象，可得出的结论是________。 (3)比较b、c两次实验，可知m2的重力势能________ m3的重力势能（选填“大于”、“等于”或“小于”）；另一小组认为比较b、c两次实验，也可得出“物体重力势能与高度有关”，你认为这个观点是________的。（选填“正确”或“错误”） (4)对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图________（选填“a”、“b”或“c”）中的物体。 【变式】建高楼时首先要打好地基。原来相同高度的相同地桩，经打击后三个地桩所处的位置如图所示。由此可知，打桩时，三个重锤中___________锤的做功本领最大，若、质量相等，、释放的高度相等，则、的质量___________（选填“>”、“<”或“=”）。 题型十三 探究物体的重力势能跟哪些因素有关的实验结论 【典型例题】在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时，三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如图所示。 (1)在此实验中我们是通过___________来比较各个铁块重力势能的大小。 (2)若A、B两个铁块质量相同，则两个铁块下落的高度hA______ hB（选填“大于”“小于”或“等于”）； (3)若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB_______mC（选填“大于”“小于”或“等于”）。 (4)本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体的质量和_________有关。 【变式】在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物A、B、C的质量关系为，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（选填“重物”或“木桩”）的重力势能大小。这种研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)比较______两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：质量相同的物体，被提升的高度越高，重力势能越大； (3)结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度____（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论； (4)如图丙所示，是某一重物从某高度处由静止下落的过程中，下落高度与时间的关系图。在下面的四个选项中，描述重力对该重物做功大小与下落时间关系最接近的图线是______； A． B． C． D． (5)结合本实验和所学知识，分析图丁所示的水坝，发电机安装在______位置较为合理（选填“C”或“D”）。 题型十四 弹性势能的概念及影响因素 【典型例题】球拍击打网球时，可观察到网面凹陷形变，使网面凹陷的力的施力物体是________，这个力是由于________弹性形变而产生的弹力，通过网面发生形变可知，力可以改变物体的________，发生了形变的网球拍可以将网球击打出去，说明形变后的网球拍有________势能。 【变式】撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑，借助撑竿的支撑腾空越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形，下列说法正确的是（     ） A．撑竿的形变是弹性形变，手的形变是塑性形变 B．图中此时的撑竿不具有弹性势能 C．手对撑竿的力是由于手的形变产生的 D．撑竿对手的力的方向与撑竿的形变方向相同 题型十五 动能和势能的应用 【典型例题】新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有________。从物理的角度来讲，因为风和水都能够________或者被举高，所以风能和水能都属于________。 【变式】10月17日，“全民健身运动三秦”2024年陕西省社区运动会（宝鸡陈仓赛区）开幕式在陈仓苑健身公园东广场举行。在定点投篮的项目中，篮球离开运动员的手上升的过程中，下列有关篮球的说法正确的是（　　） 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 【基础夯实 巩固提升】 1．如图运载火箭离开地面加速上升的过程中（   ） A．动能增大 B．重力势能减小 C．动能不变 D．重力势能不变 2．下列物体中不具有动能的是（    ） A．在水平公路上行驶的汽车 B．载人上升的电梯 C．拉着车前进的马 D．悬挂在天花板上的吊灯 3．《中华人民共和国民法典》中规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”。生活中我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的（　　） A．动能 B．重力势能 C．热量 D．弹性势能 4．苏轼是我国宋代豪放派词人中的代表人物，他写了很多脍炙人口的名句，有些气势磅礴的词句也蕴含着丰富的物理知识。比如“乱石穿空，惊涛拍岸，卷起千堆雪”，从物理学角度来看，涌动的“惊涛”具有________能；“惊涛拍岸”时，“惊涛”______（选填“有”或“没有”）对“岸”做功。 5．在体操比赛的“鞍马”项目中，运动员上“马”前要踩跳板。如图所示，在脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中，弹簧的弹性形变程度变______，弹性势能变______。 6．如图所示为高速公路上的限速标志牌，该标志牌限定了机动车的最高行驶速度，这是因为质量不变时，速度越大，车的动能______。若图示的三种车均以70km/h的速度匀速直线行驶，则______（选填“轿车”“客车”或“货车”）的动能最大（已知）。 7．关于如图所示的三个实验，请回答下列问题。 (1)甲实验：在研究“滑动摩擦力大小与压力的关系”时，将木块M置于水平桌面的木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，使其做_____运动，则拉力大小等于摩擦力大小。 (2)乙实验：在研究“阻力对物体运动的影响”时，每次都让小车从斜面的同一高度自由下滑，目的是让小车每次到达水平面的_____相同。 (3)丙实验：研究“动能大小与哪些因素有关”，利用图中实验器材，小东只能研究动能的大小是否和_____有关，实验中多次改变小球A在斜面上开始运动的高度，通过比较物块B被撞击后在同一水平面上_____的大小得到实验结论。 8．小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。 (1)实验中探究的动能是指___________； A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能 (2)如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA>mB，高度hA>hB，距离sA>sB，他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验结论是___________（选填“正确”或“错误”）的，理由是___________； (3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与___________的关系。 9．如图所示是某小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA=mB<mC，hA=hC>hB。 (1)实验中，探究的动能是指__________（填序号）； A．小球在斜面上的动能 B．木块被小球撞击时的动能 C．小球撞击木块时的动能乙 (2)实验中，通过观察木块被小球撞击后________来判断小球的动能大小； (3)甲、丙两次实验，让质量不同的小球从斜面的同一高丙度滚下，目的是使两球到达水平面时有相同的_______； (4)对比________两次实验，可以研究物体的动能与速度的关系； (5)分析图甲和图丙，得到的实验结论：________相同时，物体_________越大，动能越大。 10．为了探究动能大小的影响因素，实验小组的同学利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展以下探究活动，其中H>h，M>m。 (1)实验中让钢球从斜面的某一高度由静止开始滚下，撞击水平面上的木块，通过比较木块被撞击后的滑行距离来反映___________ （选填下列选项序号），这种研究方法是___________； A．钢球撞击木块后的动能        B．钢球撞击木块前的动能       C．木块被撞击后的动能 (2)为了探究动能大小与质量的关系 ，应选择___________两图进行实验和分析； (3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面________（选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大 ，动能越________； (4)某同学用如图所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的钢球从不同高度由静止开始释放，通过观察木块在木板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种方法是_________（选填“可行”或“不可行”）的，理由是_________。 【培优拓展 思维创新】 1．用如图所示的装置探究影响动能大小的因素。让小车从斜面上由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，下列说法中错误的是（　　） A．按照甲图和丙图进行实验，可探究动能大小与高度的关系 B．按照甲图和乙图进行实验，可探究动能大小与质量的关系 C．甲图和乙图的实验中，小车运动到水平面上时的速度大小相等 D．实验时用木块被撞击后移动的距离来反映小车动能大小 2．正在飞行的、两架飞机具有相同的重力势能，且，则（　　） A．飞机飞得快 B．飞机飞得慢 C．飞机飞得高 D．飞机飞得低 3．如图所示，探究“动能大小的影响因素”实验中，下列说法正确的是（     ） A．小球质量越大，动能越大 B．小球速度越大，动能越大 C．小球释放高度越高，动能越大 D．木块在水平面移动距离越远，说明小球动能越大 4．下列图片是某同学扔实心球的四个分解动作，分解动作④完成后，球下落过程中（忽略空气阻力），重力势能_____，重力做功的功率______。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 5．如图所示是挑战者进行蹦极运动的情景，弹性橡皮绳一端系住人的腰部，另一端系于跳台上，当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直，从Q点继续下落到最低点的过程中，弹性势能_________，重力势能_________。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 6．在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，金属小球落下后原来平整的沙盘经过打击后如图所示。可知A、B、C三个金属小球中___________球释放前重力势能最小；若A和B球质量相等，则刚开始落下时___________球的高度要低些（选填“A”、“B”或“C”）。 7．一辆小车往斜坡向上运动时，它的s-t图，如图所示。它在30s内通过的路程为___________米，在此过程，小车的动能___________（选填“变大”或“不变”或“变小”）。 8．“探究重力势能的大小与哪些因素有关”.利用实验小桌、箱体透明的沙箱、质量不同的重物和，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，实验现象如图甲、乙、丙所示。 (1)比较甲、乙可知，物体的重力势能与物体被举高的__________有关。 (2)比较__________可知，物体的重力势能与物体的质量有关；__________相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。 9．在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可知，在质量一定时，物体高度______（选填“越高”或“越低”），重力势能_____（选填“越大”或“越小”）。 (2)木块B和C将木桩打入沙中的深度相同，由此小刚认为物体的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_________________° (3)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的_______来判断木块重力势能的大小，这种研究问题的方法叫作_______（选填“控制变量法”或“转换法”）。 (4)实验中释放木块时，应使木块由静止开始下落，其目的是____________。 10．在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，如图甲所示，让同一个铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一个木块。 (1)该实验的目的是研究___________（选填“铁球”或“木块”）的动能大小与________________的关系。 (2)该实验是通过观察______________________来说明铁球对木块做功的多少，从而得出结论。这种研究方法是____________（选填“等效替代法”或“转换法”）。 (3)水平面太光滑或太粗糙，都不利于实验进行。水平面太光滑，木块被撞击后，滑行的距离______________；水平面太粗糙，木块被撞击后，滑行的距离__________________。（均选填“太长”或“太短”） (4)课外兴趣小组对这个实验进行了研究和改进，装置器材有：中间有沟槽的木质轨道（如图乙，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较为光滑）、大小合适的铁球一个、轻质弹簧一个、刻度尺一把。利用这套器材进行实验时，可以通过比较________________________，来比较铁球动能的大小。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $