内容正文:
第三节 动能和势能
(课堂基识演练)
1.2024年10月11日,我国成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。如图所示,是卫星发射升空时情景( )
A.当卫星发射时,卫星的动能不变,重力势能不变
B.当卫星发射时,卫星的动能不变,重力势能增大
C.当卫星回收着陆时,卫星的动能减小,重力势能不变
D.当卫星回收着陆时,卫星的动能减小,重力势能减小
2.踢毽子是一种传统的健身活动,当踢出的毽子上升时,毽子的( )
A.动能增大,重力势能增大 B.动能减小,重力势能减小
C.动能减小,重力势能增大 D.动能增大,重力势能减小
3.高空坠物危害大,就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸烂。下列说法正确的是( )
A.运动的苹果具有动能
B.高空的苹果没有重力势能
C.下落过程中苹果的动能减小
D.下落过程中苹果的重力势能增大
4.下列物体既有动能又有重力势能的是( )
A.停止在站台上的火车 B.悬挂在天花板上的吊灯
C.在空中飞行的飞机 D.被拉开的弹弓
5.如图,在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,撞击同一木块B。下列说法正确的是( )
A.通过木块B被撞击的距离来反映小车动能大小
B.选择光滑的水平面,实验现象更明显
C.本实验的研究对象是B的动能大小
D.本实验是探究动能与高度的关系
6.某同学家住高层住宅,当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中,他的
A. 动能不变,重力势能增大 B. 动能和重力势能都增大
C. 动能减小,重力势能增大 D. 动能和重力势能都减小
7. 现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高效。如图所示,喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药,此过程中,喷药无人机的
A. 动能减小、重力势能减小
B. 动能减小、重力势能不变
C. 动能不变、重力势能减小
D. 动能不变、重力势能不变
8. 我市在创建文明卫生城市期间,每天洒水车都清洁街道。匀速行驶的洒水车在洒水的过程中,洒水车的动能______,重力势能______。均选填“增大”、“不变”或“减小”
9.在抗震救灾中,空降部队的战士跳伞时在空中未打开伞,且加速下降的过程中,战士的动能 ;重力势能 ;如果伞打开后,战士匀速下降,机械能 .(填“增大”“减小”或“不变”)
10.某大厦安装了观光电梯,小明乘坐电梯匀速上升过程中,小明的重力势能_______,动能_________;洒水车在地面匀速洒水过程中,动能______。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
11.如图是足球场上一个场景,高速运动的足球具有 能,并请画出足球所受的重力示意图 。
12.高空抛物是一种不文明的行为,而且会带来很大的社会危害。物体自由下落时所处的高度越高,具有的 能就越大,落地时具有的 能就越大。
13. 如图所示是探究物体的动能大小与物体的质量、速度关系的示意图。
(1)本实验研究的是 (填“木块”“钢球”或“斜面”)的动能与它的质量、速度的关系。
(2)实验中通过观察 来比较动能的大小,这里用到的科学方法是 。
(3)在探究动能与速度的关系时,要保持小球的 不变,让 的小球从 (填“相同”或“不同”)的高度滚下。这里用到的科学方法是 ,该实验可以观察到的现象是 ,由此得出的结论是 。
(4)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗? ;理由是 。
14.探究影响物体弹性势能大小的因素,选择弹簧进行研究,将光滑水平面与光滑斜面连接,如图所示.
①将甲弹簧放置在水平面上,用小球压缩弹簧 2 cm,释放后,小球滚上 A 斜面,记录小球在斜面最高点时的高度,重复三次,取平均值记录在表中.更换 B 斜面,重复实验.
②压缩甲弹簧 3 cm,重复实验步骤①.
③换用不同弹簧,重复实验步骤①.
实验序号
弹簧
弹簧长度
/cm
弹簧材料
压缩量
/cm
小球到达斜面 A
的高度/m
小球到达斜面 B
的高度/m
1
甲
20
合金 1
2
0.18
0.18
2
甲
20
合金 1
3
0.40
0.40
3
乙
20
合金 2
2
0.22
0.22
4
丙
30
合金 1
2
0.12
0.12
5
丁
30
合金 2
2
0.15
0.15
(1)实验中,通过观察 判断弹簧弹性势能的大小.
(2)比较 (填实验序号),说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关. (3)由实验结果可知,弹簧的弹性势能大小还与弹簧的 有关.
15.小红猜想动能的大小可能与物体的质量m和运动速度v有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与物体的质量m和运动速度v的关系。
(1)图甲实验中让不同质量的两个小球从相同斜面的同一高度处由静止自由滚下,目的是使两球到达水平面时具有相同的 。
(2)选用图甲实验探究的是动能与物体的 的关系,分析比较实验现象,得出的结论是 。
(3)选用图乙实验探究的是动能与物体的 的关系,分析比较实验现象,得出的结论是 。
16.在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中,小明准备了四块相同的花泥,两个体积相同但质量不同(m钢>m玻)的小球。
(1)如图甲所示,将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放,砸在花泥上,砸出深浅不同的痕迹,由图可知,控制不变的量是________。
(2)如图乙所示,将钢球分别从距花泥h1和h2(h1>h2)高处由静止释放,砸在花泥上,砸出深浅不同的痕迹,据图得出结论:当________相同时,重力势能与________有关。
17.排球运动中,运动员组织进攻和防守时,可用双手做发球、垫球、传球等动作。如图所示,某同学竖直向上垫起重为2.6N的排球,排球上升时会经过a、b、c、d四点,其中d点是最高点。
(1)在上升的过程中,排球的动能 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)在图中用力的示意图画出排球在d处所受的重力 。
(3)已知排球所受空气阻力随运动速度的增大而增大。则排球经过a、b、c、d四点时,所受合力最大的是( )
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
(4)甲同学认为“排球在d处时,处于静止状态”,你赞同该观点吗?为什么: 。
18.【发现问题】
(1)在居民小区我们常看到如图所示的标志,其含义是 。
(2)据此猜想:物体的重力势能可能与 有关。
【实验设计】
(3)小明设计了实验,利用如图所示的钢珠、平整的橡皮泥等物品对此猜想进行定性探究:
①实验中比较 来反映重力势能的大小。
②写出实验方案: 。
【实验交流】
(4)若要探究重力势能大小与另一个因素的关系,同学们交流了实验方案。器材有如图所示的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,应该选用的是 (填字母序号);实验开始时应该注意使 。
19.小李利用斜面进行了如下实验探究。
(1)探究“阻力对物体运动的影响”。让同一小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,最终小车停在图甲所示位置。
①分析图甲可知,小车受到的阻力越 ,小车运动的距离越远。若小车受到的阻力为零,小车将 。联想到雨雪天,为保证行车安全,驾驶汽车行驶时,应适当 (选填“增加”或“减少”)汽车之间的距离;
②小李通过上面的探究学习,思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右侧最高点时,若自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?他做出以下猜想,你认为正确的是 (图中的黑点表示小李同学)。
A.静止不动 B.继续来回摆动C.做匀速直线运动 D.做匀速圆周运动
(2)探究“动能大小与什么因素有关”。让不同质量的小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,撞击相同木块后,木块停在图乙所示虚线位置。
①在斜面底端放置木块的作用是 ;
②图乙探究的是动能与 的关系。得出的结论是 。联想到高速公路的限速牌上同时标明“120”和“100”的字样,则 (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是。
(课堂基识演练答案)
1.2024年10月11日,我国成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。如图所示,是卫星发射升空时情景( )
A.当卫星发射时,卫星的动能不变,重力势能不变
B.当卫星发射时,卫星的动能不变,重力势能增大
C.当卫星回收着陆时,卫星的动能减小,重力势能不变
D.当卫星回收着陆时,卫星的动能减小,重力势能减小
【答案】D
【解析】AB.当卫星发射时,卫星的质量不变,高度越来越高,重力势能越来越大,速度越来越大,动能越来越大,故AB不符合题意;
CD.当卫星回收着陆时,卫星的质量不变,高度越来越低,重力势能越来越小,速度越来越小,动能越来越小,故C不符合题意,D符合题意。故选D。
2.踢毽子是一种传统的健身活动,当踢出的毽子上升时,毽子的( )
A.动能增大,重力势能增大 B.动能减小,重力势能减小
C.动能减小,重力势能增大 D.动能增大,重力势能减小
【答案】C
【解析】当踢出的毽子上升时,毽子的质量不变,速度变小,高度升高,因此动能减小,重力势能增大。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.高空坠物危害大,就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸烂。下列说法正确的是( )
A.运动的苹果具有动能 B.高空的苹果没有重力势能
C.下落过程中苹果的动能减小 D.下落过程中苹果的重力势能增大
【答案】A
【解析】A.物体由于运动而具有的能叫做动能,所以运动的苹果具有动能,故A正确;
B.物体由于处在一定高度并受到重力而具有的能叫做重力势能,高空的苹果具有重力势能,故B错误;
CD.苹果下落过程中质量不变,速度越来越快,所以动能增大,高度降低,所以重力势能减小,故CD错误。
故选A。
4.下列物体既有动能又有重力势能的是( )
A.停止在站台上的火车 B.悬挂在天花板上的吊灯
C.在空中飞行的飞机 D.被拉开的弹弓
【答案】C
5.如图,在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,撞击同一木块B。下列说法正确的是( )
A.通过木块B被撞击的距离来反映小车动能大小
B.选择光滑的水平面,实验现象更明显
C.本实验的研究对象是B的动能大小
D.本实验是探究动能与高度的关系
【答案】A
6.某同学家住高层住宅,当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中,他的
A. 动能不变,重力势能增大 B. 动能和重力势能都增大
C. 动能减小,重力势能增大 D. 动能和重力势能都减小
【答案】
7. 现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高效。如图所示,喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药,此过程中,喷药无人机的
A. 动能减小、重力势能减小
B. 动能减小、重力势能不变
C. 动能不变、重力势能减小
D. 动能不变、重力势能不变
【答案】
【解析】无人机在农田上空的某一高度水平匀速飞行,同时均匀喷洒农药,喷药无人机的速度和高度均不变,但质量变小,所以无人机的动能减小,重力势能减小,故A正确,BCD错误。
故选A。
8. 我市在创建文明卫生城市期间,每天洒水车都清洁街道。匀速行驶的洒水车在洒水的过程中,洒水车的动能______,重力势能______。均选填“增大”、“不变”或“减小”
【答案】减小 减小
【解析】水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业,质量在减小、速度不变,所以动能减小;高度不变、质量减小,所以重力势能减少。
故答案为:减小;减小。
影响动能大小的因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大;
影响重力势能大小的因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越大,重力势能就越大。
本题主要考查了动能和重力势能大小的判断,只要知道影响动能、重力势能大小的因素即可解答。
9.在抗震救灾中,空降部队的战士跳伞时在空中未打开伞,且加速下降的过程中,战士的动能 ;重力势能 ;如果伞打开后,战士匀速下降,机械能 .(填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】增大 减小 减小
10.某大厦安装了观光电梯,小明乘坐电梯匀速上升过程中,小明的重力势能_______,动能_________;洒水车在地面匀速洒水过程中,动能______。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】变大 不变 变小
11.如图是足球场上一个场景,高速运动的足球具有 能,并请画出足球所受的重力示意图 。
【答案】 动
【解析】[1]物体由于运动而具有的能量叫动能,高速运动的足球具有动能。
[2]重力的作用点在球心,方向竖直向下,如图所示:
12.高空抛物是一种不文明的行为,而且会带来很大的社会危害。物体自由下落时所处的高度越高,具有的 能就越大,落地时具有的 能就越大。
【答案】 重力势 动
【解析】[1]物体的质量越大,高度越高,重力势能就越大,高空抛物由于高度大,具有的重力势能就比较大。
[2]下落时,重力势能转化为动能,所以落地时具有的动能就越大。
13. 如图所示是探究物体的动能大小与物体的质量、速度关系的示意图。
(1)本实验研究的是 (填“木块”“钢球”或“斜面”)的动能与它的质量、速度的关系。
(2)实验中通过观察 来比较动能的大小,这里用到的科学方法是 。
(3)在探究动能与速度的关系时,要保持小球的 不变,让 的小球从 (填“相同”或“不同”)的高度滚下。这里用到的科学方法是 ,该实验可以观察到的现象是 ,由此得出的结论是 。
(4)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗? ;理由是 。
【答案】(1) 钢球(2) 木块被推动的距离;转换法
(3) 质量;相同;不同;控制变量法;钢球释放的高度越高,木块被推到的距离越大;质量一定时,速度越大,动能越大(4) 不能;木块不会停下来,无法比较动能的大小
14.探究影响物体弹性势能大小的因素,选择弹簧进行研究,将光滑水平面与光滑斜面连接,如图所示.
①将甲弹簧放置在水平面上,用小球压缩弹簧 2 cm,释放后,小球滚上 A 斜面,记录小球在斜面最高点时的高度,重复三次,取平均值记录在表中.更换 B 斜面,重复实验.
②压缩甲弹簧 3 cm,重复实验步骤①.
③换用不同弹簧,重复实验步骤①.
实验序号
弹簧
弹簧长度
/cm
弹簧材料
压缩量
/cm
小球到达斜面 A
的高度/m
小球到达斜面 B
的高度/m
1
甲
20
合金 1
2
0.18
0.18
2
甲
20
合金 1
3
0.40
0.40
3
乙
20
合金 2
2
0.22
0.22
4
丙
30
合金 1
2
0.12
0.12
5
丁
30
合金 2
2
0.15
0.15
(1)实验中,通过观察 判断弹簧弹性势能的大小.
(2)比较 (填实验序号),说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关. (3)由实验结果可知,弹簧的弹性势能大小还与弹簧的 有关.
【答案】(1)小球到达斜面的高度 (2)1、2 (3)长度、材料
15.小红猜想动能的大小可能与物体的质量m和运动速度v有关,于是设计了如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与物体的质量m和运动速度v的关系。
(1)图甲实验中让不同质量的两个小球从相同斜面的同一高度处由静止自由滚下,目的是使两球到达水平面时具有相同的 。
(2)选用图甲实验探究的是动能与物体的 的关系,分析比较实验现象,得出的结论是 。
(3)选用图乙实验探究的是动能与物体的 的关系,分析比较实验现象,得出的结论是 。
【答案】(1)速度 (2)质量 运动速度一定时,物体的质量越大,动能越大 (3)速度 质量一定时,物体的速度越大,动能越大
16.在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中,小明准备了四块相同的花泥,两个体积相同但质量不同(m钢>m玻)的小球。
(1)如图甲所示,将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放,砸在花泥上,砸出深浅不同的痕迹,由图可知,控制不变的量是________。
(2)如图乙所示,将钢球分别从距花泥h1和h2(h1>h2)高处由静止释放,砸在花泥上,砸出深浅不同的痕迹,据图得出结论:当________相同时,重力势能与________有关。
【答案】(1)高度 (2)质量;高度
17.排球运动中,运动员组织进攻和防守时,可用双手做发球、垫球、传球等动作。如图所示,某同学竖直向上垫起重为2.6N的排球,排球上升时会经过a、b、c、d四点,其中d点是最高点。
(1)在上升的过程中,排球的动能 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)在图中用力的示意图画出排球在d处所受的重力 。
(3)已知排球所受空气阻力随运动速度的增大而增大。则排球经过a、b、c、d四点时,所受合力最大的是( )
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
(4)甲同学认为“排球在d处时,处于静止状态”,你赞同该观点吗?为什么: 。
【答案】(1)减小 (2) (3)A
(4)不赞同,d处的排球只受重力,受力不平衡,不处于静止状态
【解析】(1)排球上升过程中,质量不变,速度减小,动能减小。
(2)重力的方向是竖直向下的,如图所示:
(3)排球上升时,a处速度最大,阻力随速度增大而增大,a处阻力最大,又因为重力不变,所以a处合力最大。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
(4)不赞同,排球在d处只受重力,受力不平衡,不是静止状态。
18.【发现问题】
(1)在居民小区我们常看到如图所示的标志,其含义是 。
(2)据此猜想:物体的重力势能可能与 有关。
【实验设计】
(3)小明设计了实验,利用如图所示的钢珠、平整的橡皮泥等物品对此猜想进行定性探究:
①实验中比较 来反映重力势能的大小。
②写出实验方案: 。
【实验交流】
(4)若要探究重力势能大小与另一个因素的关系,同学们交流了实验方案。器材有如图所示的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,应该选用的是 (填字母序号);实验开始时应该注意使 。
【答案】(1)禁止高空抛物 (2)高度 (3) 橡皮泥的凹陷程度 见详解 (4) cd 小球c和d从同一高度由静止自由落下
【解析】(1)标志是禁止高空抛物标志,禁止小区内的住户高空抛物,是因为物体的重力势能与高度有关,质量一定的情况下,高度越大,重力势能越大。
(2)禁止高空抛物标志,据此猜想:物体的重力势能可能与高度有关。
(3)[1]实验中比较橡皮泥的凹陷程度来反映重力势能的大小。
[2]实验步骤:
1.让钢珠从较高的位置由静止自由下落,砸在橡皮泥上,观察橡皮泥的凹陷程度。
2.降低钢珠下落的高度,重复上述实验步骤。
3.比较每次实验中橡皮泥的凹陷程度,得出结论。
(4)若要探究重力势能大小与另一个因素的关系,即探究重力势能与质量的关系,器材有如图所示的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,应该选用的是cd;根据控制变量法保持小球高度一定,实验开始时应该注意使小球c和d从同一高度由静止自由落下。
19.小李利用斜面进行了如下实验探究。
(1)探究“阻力对物体运动的影响”。让同一小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,最终小车停在图甲所示位置。
①分析图甲可知,小车受到的阻力越 ,小车运动的距离越远。若小车受到的阻力为零,小车将 。联想到雨雪天,为保证行车安全,驾驶汽车行驶时,应适当 (选填“增加”或“减少”)汽车之间的距离;
②小李通过上面的探究学习,思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右侧最高点时,若自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?他做出以下猜想,你认为正确的是 (图中的黑点表示小李同学)。
A.静止不动 B.继续来回摆动C.做匀速直线运动 D.做匀速圆周运动
(2)探究“动能大小与什么因素有关”。让不同质量的小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,撞击相同木块后,木块停在图乙所示虚线位置。
①在斜面底端放置木块的作用是 ;
②图乙探究的是动能与 的关系。得出的结论是 。联想到高速公路的限速牌上同时标明“120”和“100”的字样,则 (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是。
【答案】(1) 小 匀速直线运动 增加 A
(2) 通过木块被推出的远近,判断小车动能的大小 质量 在速度一定时,质量越大,动能越大 大客车
【解析】(1)[1]让同一小车从同一斜面同一高度滑下,小车到达水平面时初速度相同。图甲中,水平面越光滑(毛巾最粗糙,木板最光滑 ),小车受到的阻力越小,运动距离越远 。所以小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远。
[2]根据实验可以得出结论小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远,由此推理,若小车受到的阻力为零,小车运动状态不会改变,将做匀速直线运动。
[3]雨雪天路面湿滑,摩擦力(阻力 )减小,汽车刹车后滑行距离会变长。为保证安全,应适当增加汽车之间的距离,避免追尾。
[4]当荡秋千运动到右侧最高点时,速度为0(最高点是运动方向改变的瞬间,速度为零)。若此时受到的力全部消失,根据牛顿第一定律,物体将保持原来的运动状态(速度为0 ),所以会静止不动。
故选A。
(2)[1]在斜面底端放置木块,是通过木块被撞击后移动的距离来反映小车动能的大小 。小车动能越大,对木块做功越多,木块移动距离越远,运用了转换法。
[2]让不同质量的小车从同一斜面同一高度滑下,小车到达水平面时初速度相同,质量不同,所以图乙探究的是动能与质量的关系。
[3]由图可知,小车质量越大,撞击木块后,木块移动距离越远,说明动能越大。得出的结论是:在速度一定时,质量越大,动能越大。
[4]高速公路上,大客车质量比小轿车大,在速度相同时,大客车动能大,刹车后滑行距离长,更难停下。为保证安全,大客车需要更低的限速,所以大客车的限速应该是100km/h。
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