11.3 动能和势能 分层练 2025-2026学年人教版八年级下册物理

**基本信息** 分层清晰，从核心概念到实验探究梯度递进，适配新授课知识巩固与科学探究能力培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层（15题）|动能、重力势能、弹性势能概念及简单应用|填空、选择为主，结合射箭、扫地车等生活情境，强化能量观念| |提升层（7题）|能量转化与综合分析|以冬奥会跳台滑雪、蹦极等运动过程为载体，通过选择考查科学推理| |拓展层（8题）|实验探究（动能、势能影响因素）|实验题为主，运用转换法、控制变量法，如“探究动能与速度关系”，培养科学探究能力|

《11.3 动能和势能》 分层练习题 【核心知识点清单】 1. 动能：物体由于运动而具有的能，大小与质量、速度有关。质量越大、速度越大，动能越大。 2. 重力势能：物体由于被举高而具有的能，大小与质量、高度有关。质量越大、高度越高，重力势能越大。 3. 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，形变越大，弹性势能越大。 4. 单位：焦耳（J）。 【易错点提醒】 1. 动能与速度有关，但速度是瞬时量，动能也是瞬时量；动能大小与物体运动方向无关。 2. 重力势能的大小与参考平面（零势面）的选取有关，但在初中阶段通常以地面为零势面。 3. 弹性势能只发生在弹性形变范围内，塑性形变不产生弹性势能。 【解题技巧点拨】 1. 影响动能的因素：质量、速度；影响重力势能的因素：质量、高度；影响弹性势能的因素：弹性形变程度。 2. 分析能量转化时，先明确物体初始状态和末状态的能量形式，再判断转化方向。 一、基础层（15题）——覆盖核心概念与简单应用 1．一个物体对其他物体能够做功，我们就说这个物体具有　 　。 【答案】能量 2．射箭运动中，弓被拉弯时具有　 　能。拉弓时，弓的形变程度越　 　（选填“大”或“小”），箭射出时的　 　能越大。 【答案】弹性势；大；动 【解析】弹性势能是指物体因弹性形变而储存的能量。当弓被拉弯时，弓发生弹性形变，因此弓具有弹性势能。 弹性势能的大小与弹性形变量有关：在弹性限度范围内，形变量越大，弹性势能越大。拉弓过程中，弓的形变量增大，其储存的弹性势能也随之增加。 箭被射出时，弓的弹性形变逐渐恢复，储存的弹性势能转化为箭的动能。由于较大形变对应更大的弹性势能，因此转化得到的动能也更大，导致箭的运动速度更快。 3．如图，撑杆跳运动员将杆压弯了，说明力可以改变物体的　 　，压弯的杆具有　 　能。 【答案】形状；弹性势 【解析】 撑杆跳运动员将杆压弯了，说明力可以改变物体的形状，压弯的杆具有弹性势能能。 故答案为：形状；弹性势。 4．唐诗中有“黄河远上白云间”，“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的　 　能，后一句表明长江水具有大量的　 　能. 【答案】重力势；动 【解析】黄河水质量大，水位高，蕴藏着大量的重力势能，长江水滚滚而来，是长江水具有大量的动能。 5．为创建文明城市，环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，在此过程中，扫地车整体的惯性　 　，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能　 　 ，重力势能　 　 。（均选填“不变”、“变大”或“变小”） 【答案】变大；不变；不变 【解析】在此过程中，扫地车整体的惯性变大，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能不变，重力势能不变。 6．水火箭的原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，下图为水火箭的运动轨迹依次经过位置．其在B点时，水已排尽，则段动能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；A、D两点高度相同，则水火箭在A点的重力势能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）D点． 【答案】减小；大于 【解析】图中，水火箭在BC段高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，则动能转化为重力势能。图中，A、D两点高度相同，水火箭在A点的质量较大，水火箭在A点重力势能大于D点重力势能。 7．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭底部向下喷射出炙热的气体后，火箭上升，这是由于力的作用是　 　。加速上升的过程中，飞船中宇航员的重力势能　 　，惯性　 　。（最后两空选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】相互的；增大；不变 【解析】第1空：火箭底部向下喷射气体时，气体对火箭产生向上的反作用力，这体现了力的作用是相互的。 第2空：重力势能的大小与质量和高度有关，宇航员加速上升过程中，质量不变，高度增大，因此重力势能增大。 第3空：惯性是物体的固有属性，仅与质量有关。宇航员的质量不变，所以惯性不变。 8．在水平地面上爬行的蜗牛具有　 　；木块从水平地面冲上斜面的过程中，木块的 　 　（均选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”）增加。 【答案】动能；重力势能 【解析】（1）在水平地面上爬行的蜗牛，处于运动状态，所以具有动能； （2）木块从水平地面冲上斜面的过程中，质量不变，但高度不断升高，因此重力势能逐渐增加；同时，木块的速度通常会减小，动能会相应减小，由于没有发生弹性形变，则没有弹性势能的变化。 故答案为：动能；重力势能。 9．某无人机携带外卖匀速向上送递，把外卖投放至指定位置后，以相同的速度返回时，其动能将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；无人机机翼转动时，上表面的空气流速大，压强　 　（选填“大”或“小”），其上下表面的压强差形成了升力。 【答案】变小；小 【解析】（1）无人机投放外卖后返回，速度不变，但质量减小，所以动能变小。 （2）无人机机翼转动时，上表面的空气流速大，压强小 ；机翼下表面空气流速小，压强大，从而上下表面产生压强差，形成升力 。 10．如题图所示，飞机向目标位置空投救灾物品，在　 　（选填“A”、“B”或“C”)）位置释放物品较合理。救灾物品下落的过程中速度越来越大，受力　 　（选填“是”或“不是”）平衡的，物品的动能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 【答案】A；不是；变大 【解析】 飞机空投救灾物品时，由于惯性，救灾物品在下落过程中，会向前运动一段距离，故应在接近目标的上方提前投掷物品，故在图中的A处投放。 惯性大小取决于物体的质量，救灾物品在空中加速下落的过程中，质量不变，其惯性将不变。 物体的质量不变，速度增大，那么动能变大。 11．甲、乙两同学（m甲> m乙）用相同的时间从一楼爬到三楼，　 　同学做功多，　 　同学做功快，到三楼时，　 　同学的重力势能小。（均选填“甲”或“乙”） 【答案】甲；甲；乙 【解析】 甲、乙两同学（）在相同时间内从一楼爬到三楼。根据功的计算公式，由于甲的质量更大，因此甲同学克服重力所做的功更多。功率的计算公式为。由于两人所用时间相同，而甲做的功更多，因此甲同学的功率更大，即甲同学做功更快。 重力势能的大小取决于质量和高度，表达式为。在相同高度下，由于甲的质量更大，因此甲同学的重力势能更大，乙同学的重力势能较小。 12．小华玩弹弓时，用力拉长橡皮筋(如图)，被拉长的橡皮筋具有 　 　 能，当他迅速松开手将石子射出，石子由静止获得一定的速度，石子的动能　 　 (选填“增大” “减小”或“不变”)。 【答案】弹性势；增大 【解析】（1） 小华玩弹弓时，用力拉长橡皮筋(如图)，被拉长的橡皮筋发生弹性形变，具有弹性势能； （2） 当他迅速松开手将石子射出，橡皮筋的弹性势能转化为石子的动能，则石子的动能增大。 13．流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 【答案】A 【解析】A．物体已经做的功越多，具有的能越多 —— 【错误】 解析：这个说法混淆了“功”和“能”的关系。在物理学中，功是能量转化的量度，而不是能量的存量。一个物体具有的能（能量）越多，它能够做的功就越多，但并不代表它已经做的功越多。例如，一个静止在高处的重物具有重力势能（具有做功的本领），但在它下落做功之前，它并没有“已经”做功。因此，A选项的因果关系和逻辑是错误的。 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 —— 【正确】 解析：这是功和能关系的核心定义。做功必然伴随着能量的转移或转化。例如，流动的水推动水轮机做功，水的动能转化为了水轮机的机械能。 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 —— 【正确】 解析：在国际单位制中，功和能的单位都是焦耳（Joule，简称焦）。 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 —— 【正确】 解析：机械能包括动能和势能。一个正在空中飞行的物体（如抛出的篮球），既因为运动而具有动能，又因为被举高而具有重力势能。 总结： 选项A将“能够做的功”（能量）与“已经做的功”混为一谈，逻辑不成立，因此是不正确的说法。 14．一只垒球以某一速度飞向木栅栏，会被木栅栏弹回来，而一辆汽车以相同的速度撞向这一栅栏， 木栅栏就会被汽车撞碎， 这是因为汽车 （　　）。 A．具有较大的势能 B．具有较大的动能 C．具有较大的弹性 D．具有较大的功率 【答案】B 【解析】垒球和汽车的速度相同，由于汽车的质量很大，具有的动能很大，在撞向木栅栏时，做功更多，危害大，B符合题意。 15．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B点，那么在哪一点时，此物体的重力势能大（　　） A．在A点时大 B．在B点时大 C．在两点时一样大 D．条件不足，无法判定 【答案】B 【解析】同一个物体，质量一定，位置越高，重力势能越大，图中，A点的海拔为995m，B点的海拔为1040m，物体在B点时重力势能大。故ACD不符合题意，B符合题意。 二、提升层（7题）——知识综合运用 16．在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中（如图），运动员从陡坡下滑、加速、起跳，然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程，下列说法正确的是（　　） A．运动员的动能不变 B．运动员的重力势能不变 C．运动员的重力势能减小 D．运动员的动能转化为重力势能 【答案】C 【解析】ABC．运动员从陡坡加速下滑时，运动员的质量不变，速度变大，动能变大，高度降低，重力势能减小，故AB错误，C正确； D．加速下滑时，运动员的重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故D错误。 17．学校运动会上，跳高项目总是能吸引众多目光，当运动员达到最高点时（　　） A．不受重力 B．没有惯性 C．重力势能最大 D．动能最大 【答案】C 【解析】A． 当运动员达到最高点时仍然受到重力作用， 故A错误； B．运动员在最高点时仍有质量，因此一定有惯性，故B错误； CD．运动员达到最高点时，质量不变，高度最大，则重力势能最大。此时速度最小，则动能最小，故C正确，D错误。 18．2025年4月11日，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将通信技术 试验卫星十七号顺利送入预定轨道；发射任务取得圆满成功。在火箭加速上升过程中，下 列关于通信技术试验卫星十七号的说法正确的是(　　) A．动能不变 B．重力势能不变 C．机械能变小 D．机械能变大 【答案】D 【解析】 A.因为火箭加速上升，卫星的速度增大，质量不变，根据动能的影响因素，速度增大则动能增大，故A错误。 B.火箭加速上升，卫星的高度增加，质量不变，根据重力势能的影响因素，高度增加则重力势能增大，故B错误。 CD.由于卫星的动能增大，重力势能增大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能增大，故C错误，D正确。 19．如图，小雨在玩蹦极，不考虑空气阻力，则关于他在下降过程中的能量分析，下列说法中正确的是(　　). A．下降到最低点，动能最小，弹性势能最大 B．弹性绳绷直前，重力势能减小，动能不变 C．弹性绳绷直前，重力势能增大，动能减小 D．下降到最低点，动能最大，弹性势能最大 【答案】A 【解析】 人在下降过程中，弹性绳绷直前，质量不变，高度减小，速度变大，则重力势能减小，动能变大；下降到最低点时，人的速度减小为0，动能最小；此时高度最小，重力势能最小；弹性绳的弹性形变最大，则弹性势能最大，故A正确，BCD错误。 20．如图所示，踢出的足球在上升的过程中，下列说法正确的是（　　） A．受力平衡 B．受到的重力变大 C．重力势能减小 D．运动状态发生了改变 【答案】D 【解析】AD.根据题意可知，踢出的足球在上升的过程中，做曲线运动，速度和方向都发生改变，即运动状态发生改变，那么处于非平衡状态，受非平衡力，故A错误，D正确； B.足球在上升的过程中质量不变，根据G=mg可知，它受到的重力不变，故B错误； C.足球在上升的过程中，质量不变，高度升高，则重力势能变大，故C错误。 故选D。 21．抛铅球是初中学生运动会的项目之一，小强将球抛出后，球运动的轨迹如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．球在上升的过程中，重力势能增大 B．球在运动的过程中，运动状态改变 C．球运动到最高点时，受到平衡力的作用 D．球在空中运动的过程，小强对球做了功 【答案】A,B 【解析】A、球上升过程中，高度增加，所以重力势能增加，故A正确； B、运动过程中，球的运动速度和运动方向发生改变，运动状态改变，故B正确； C、 球运动到最高点时 ，受到重力和阻力，二者不等，所以受到非平衡力，故C错误； D、球在空中运动过程中，不受力，所以没有做功，故D错误。 22．小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”.他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关.他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙.将物体M从O 点压缩弹簧到 P 点，然后由静止释放，当物体M运动到O 点与弹簧分开，最终运动到Q点静止.请补充完成他们的探究过程： （1）弹簧弹性势能的大小是通过　 　来衡量的. （2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用　 　(填“相同”或“不同”)弹簧进行实验，并先后改变　 　之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录. （3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论.在上面的实验中，他们运用到了转换法和　 　两种物理思想方法. 【答案】（1）物体M被弹出的距离 （2）相同；AP （3）控制变量法 【解析】（1）实验中弹性势能的大小时通过物体M被弹出的距离来间接反映的，这用到了转换法； （2）探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同（即相同的弹簧），改变弹簧长度变化量，即AP间的距离；弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，所以必须测出OQ间的距离；为了使结论具有普遍性，应改变弹簧长度变化量，即AP间的距离，多测几组数据； （3）通过以上分析可以看出，本实验通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现弹性势能的大小，用到了转换法；同时，探究与多个量的关系时，还用到了控制变量法。 三、拓展层（8题）——实验探究与综合应用 23．如图1是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中， （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．小球撞击木块时的动能 C．小球撞击木块后的动能 D．木块被小球撞击的动能 （2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与　 　的关系. （3）在做了“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图2所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A 球　 　(填“运动”或“静止”)，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等. 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 （4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同(如上表)，小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功　 　(填“相等”或“不相等”). 【答案】（1）B （2）速度 （3）静止 （4）相等 【解析】【学找切入点】 (1)据题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小，故选 B. (2)实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关，使质量相同的小球从斜面不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系. (3)让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等. (4)让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等. 24．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 【解析】（1）实验中采用同一小球从同一斜面的不同高度自由滚下，小球质量相同，到达斜面底端时速度不同，撞击木块后移动的距离也不同。该实验探究的是物体动能与速度的关系。 在研究动能影响因素时，由于动能大小无法直接测量，通过小球对木块做功的多少来间接反映动能大小，即通过木块被推动的距离来判断小球动能大小。这里运用了转换法，实验对象是小球，因此"物体的动能"中的"物体"特指小球。 （2）在甲、乙两实验中，小球质量相同。甲实验中初始速度较大，推动木块的距离更远，做功更多，表明甲实验中小球动能更大。由此得出结论：质量相同的物体，速度越大，其动能越大。 （3）若水平面绝对光滑（无摩擦），木块被撞后将保持匀速直线运动，无法通过比较运动距离来判断动能大小，因此不能选择③这种绝对光滑的平面。 若要研究"动能与质量的关系"，需要控制速度相同而改变质量，因此需要补充不同质量的小球作为实验器材。 25．如图是研究“物体动能的大小与哪些因素有关” 的实验装置，实验中让钢球从斜面上由静止 滚下，推动同一木块移动一段距离。 （1）实验是通过观察　 　来间接判断小球动能的大小； （2）若要研究“物体动能的大小与物体质量的关系”，应该保持　 　不变； （3）通过甲、乙两图的实验探究可以得出的结论是：质量一定时，物体的　 　越大，动能就越大。 【答案】（1）木块被推动的距离 （2）速度 （3）速度 【解析】（1）在实验过程中，木块在水平面上移动的距离越大，则说明小球的动能越大，因此通过观察小球推动木块移动的距离来反映小球动能大小的。 （2）根据控制变量法的要求可知，若要研究“物体动能的大小与物体质量的关系”，应该保持物体的速度不变，只改变小球的质量。 （3）根据图片可知，实验甲和乙中，小球的质量相同，乙中小球在斜面上的高度大，达到水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，因此得出的结论是：在质量相同时，速度越大，动能越大。 26．为了探究汽车的动能跟哪些因素有关，小明设计了图1的模拟实验装置，将小钢球从高度为H的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离s后停下，先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。 （1）实验中探究的动能是指（　　）（选填字母）； 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）实验中通过观察　 　 的大小来判断动能的大小（选填“高度H”或“距离s”）； （3）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越　 　 ； （4）分析比较　 　 两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大； （5）若本实验中水平面绝对光滑，则　 　 （选填“能”或“不能”）得出正确结论； （6）综合上述可知，如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高　 　 。 【答案】（1）A （2）距离s （3）大 （4）甲和丙 （5）不能 （6）速度 【解析】（1）实验中研究的动能特指钢球即将撞击木块瞬间的动能，因此选项A正确，B、C错误。 故选A。 （2）实验通过让金属球从斜槽固定高度自由释放，木块被撞击后滑行距离s越大，表明金属球撞击时的动能越大。因此，实验中通过测量木块移动距离s来间接反映动能大小。 （3）对比甲、乙两组实验数据可得结论：质量相同的物体，运动速度越大，其动能越大。 （4）对比甲、丙两组实验数据表明：运动速度相同的物体，质量越大，其动能越大。 （5）若水平面完全光滑无摩擦，小球撞击木块后将保持匀速直线运动状态，无法通过木块移动距离比较动能大小，导致实验无法达到探究目的。 （6）质量较大的车辆需要限制更低速度才能保持相同动能。图2交通标志牌正是通过差异化限速来实现这一安全要求。 27．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： （1）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； （2）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静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越　 　； （3）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； （4）本实验中水平面若绝对光滑，物块被撞后将做　 　运动，将不能达到实验目的。 【答案】（1）速度；质量 （2）大 （3）超载 （4）匀速直线 【解析】（1）第1空，动能的影响因素有质量和速度，“十次车祸九次快” 指的是汽车的动能与速度有关； 第2空，“安全驾驶莫超载” 指的是汽车的动能与质量有关； （2）物块被撞击得越远，说明物块在水平面做的功越多，那么金属球到达水平面时的动能就越大，这是用了转换法。 （3）分析甲、乙两图可知，此时物体的质量不相等，初始速度相同，甲图小球的质量越大，物体被撞击得更远，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因； （4）本实验中水平面若绝对光滑，物块被撞后将做匀速直线运动，将不能达到实验目的。 故答案为：（1）速度；质量；（2）大；（3）超载；（4）匀速直线。 28．斜面在生产生活中常见，在物理实验中也常有，以下物理实验都用到了斜面。 （1）这两个实验都有让物体从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是：使物体滑到斜面底端时，保持　 　相同； （2）如左图所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从斜面由静止滑下，在棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止，其中在木板上阻力较小，滑行距离较远。可猜想推理，如果水平面足够光滑，小车会　 　直线运动。如图是探究动能的影响因素，若水平面足够光滑，　 　（选填“能”或“不能”）判断出小车的动能大小。 【答案】（1）速度 （2）匀速；不能 【解析】（1）小车到达斜面底端时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，那么速度越大，则让物体从斜面的同一高度自由下滑，是为了滑到斜面底端时速度相同。 （2）①根据题目描述可知，小车在木板上阻力较小，滑行距离较远，那么推测得到：如果水平面足够光滑，即没有阻力，小车将保持原来的速度一直做匀速直线运动。 ②在探究动能的影响因素实验中，若水平面足够光滑，木块被撞击后将一直做匀速直线运动，无法确定木块移动的距离，也就不能判断出小车A的动能大小。 29．实验小组在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，所用钢球质量，分别从图中的位置由静止释放（） （1）木块被钢球撞出一段距离后停了下来，这是因为木块受到　 　的作用； （2）实验中通过比较木块被小球撞击后　 　来判断小球具有动能的大小，若水平面绝对光滑，本实验　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）要探究动能大小与物体质量的关系应该选　 　两图； （4）若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是______。 A．质量不同的木块 B．倾斜程度不同的斜面 C．粗糙程度不同的水平面 【答案】（1）摩擦力 （2）移动距离；不能 （3）乙、丙 （4）C 【解析】（1）根据牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的根本原因。实验中观察到木块被钢球撞击后移动一段距离最终停止，这是由于木块受到接触面的摩擦力（阻力）作用，该阻力使木块的运动状态从运动变为静止。 （2）本实验采用转换法，通过测量木块被推动的距离来间接比较钢球的动能大小。若假设水平面绝对光滑（即阻力为零），根据牛顿第一定律可知木块将保持匀速直线运动状态，无法通过移动距离反映动能大小，因此实验无法在此条件下完成。 （3）要研究动能与质量的关系，需控制下落高度相同（保证速度相同），仅改变小球质量。对比实验方案可知，应选择使用不同质量钢球从相同高度释放的乙、丙两图进行实验。 （4）AB．探究阻力对运动的影响时，只需保证小车初速度相同（同一斜面同一高度释放），与木块质量无关，故AB选项错误； C．该实验需通过改变接触面粗糙程度来调节阻力大小，因此需要补充不同粗糙程度的水平面作为实验器材。 30．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右图所示。 （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 【解析】（1）在此实验中我们是通过木桩陷入沙坑的深度来比较各个铁块重力势能的大小。 （2）根据图片可知，A下面的木桩陷入的深度小于B下面的木桩陷入的深度，则A铁块重力势能小于B的重力势能。若A、B两个块质量相同，则两个铁块下落的高度hA小于hB； （3）根据图片可知，B下面的木桩陷入的深度大于C下面的木桩陷入的深度，则B铁块重力势能大于C的重力势能。若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB大于mC； （4）通过以上分析可知，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。 第 1 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《11.3 动能和势能》 分层练习题 【核心知识点清单】 1. 动能：物体由于运动而具有的能，大小与质量、速度有关。质量越大、速度越大，动能越大。 2. 重力势能：物体由于被举高而具有的能，大小与质量、高度有关。质量越大、高度越高，重力势能越大。 3. 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，形变越大，弹性势能越大。 4. 单位：焦耳（J）。 【易错点提醒】 1. 动能与速度有关，但速度是瞬时量，动能也是瞬时量；动能大小与物体运动方向无关。 2. 重力势能的大小与参考平面（零势面）的选取有关，但在初中阶段通常以地面为零势面。 3. 弹性势能只发生在弹性形变范围内，塑性形变不产生弹性势能。 【解题技巧点拨】 1. 影响动能的因素：质量、速度；影响重力势能的因素：质量、高度；影响弹性势能的因素：弹性形变程度。 2. 分析能量转化时，先明确物体初始状态和末状态的能量形式，再判断转化方向。 一、基础层（15题）——覆盖核心概念与简单应用 1．一个物体对其他物体能够做功，我们就说这个物体具有　 　。 2．射箭运动中，弓被拉弯时具有　 　能。拉弓时，弓的形变程度越　 　（选填“大”或“小”），箭射出时的　 　能越大。 3．如图，撑杆跳运动员将杆压弯了，说明力可以改变物体的　 　，压弯的杆具有　 　能。 4．唐诗中有“黄河远上白云间”，“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的　 　能，后一句表明长江水具有大量的　 　能. 5．为创建文明城市，环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，在此过程中，扫地车整体的惯性　 　，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能　 　 ，重力势能　 　 。（均选填“不变”、“变大”或“变小”） 6．水火箭的原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，下图为水火箭的运动轨迹依次经过位置．其在B点时，水已排尽，则段动能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；A、D两点高度相同，则水火箭在A点的重力势能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）D点． 7．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭底部向下喷射出炙热的气体后，火箭上升，这是由于力的作用是　 　。加速上升的过程中，飞船中宇航员的重力势能　 　，惯性　 　。（最后两空选填“增大”“减小”或“不变”） 8．在水平地面上爬行的蜗牛具有　 　；木块从水平地面冲上斜面的过程中，木块的 　 　（均选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”）增加。 9．某无人机携带外卖匀速向上送递，把外卖投放至指定位置后，以相同的速度返回时，其动能将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；无人机机翼转动时，上表面的空气流速大，压强　 　（选填“大”或“小”），其上下表面的压强差形成了升力。 10．如题图所示，飞机向目标位置空投救灾物品，在　 　（选填“A”、“B”或“C”)）位置释放物品较合理。救灾物品下落的过程中速度越来越大，受力　 　（选填“是”或“不是”）平衡的，物品的动能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 11．甲、乙两同学（m甲> m乙）用相同的时间从一楼爬到三楼，　 　同学做功多，　 　同学做功快，到三楼时，　 　同学的重力势能小。（均选填“甲”或“乙”） 12．小华玩弹弓时，用力拉长橡皮筋(如图)，被拉长的橡皮筋具有 　 　 能，当他迅速松开手将石子射出，石子由静止获得一定的速度，石子的动能　 　 (选填“增大” “减小”或“不变”)。 13．流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 14．一只垒球以某一速度飞向木栅栏，会被木栅栏弹回来，而一辆汽车以相同的速度撞向这一栅栏， 木栅栏就会被汽车撞碎， 这是因为汽车 （　　）。 A．具有较大的势能 B．具有较大的动能 C．具有较大的弹性 D．具有较大的功率 15．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B点，那么在哪一点时，此物体的重力势能大（　　） A．在A点时大 B．在B点时大 C．在两点时一样大 D．条件不足，无法判定 二、提升层（7题）——知识综合运用 16．在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中（如图），运动员从陡坡下滑、加速、起跳，然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程，下列说法正确的是（　　） A．运动员的动能不变 B．运动员的重力势能不变 C．运动员的重力势能减小 D．运动员的动能转化为重力势能 17．学校运动会上，跳高项目总是能吸引众多目光，当运动员达到最高点时（　　） A．不受重力 B．没有惯性 C．重力势能最大 D．动能最大 18．2025年4月11日，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将通信技术 试验卫星十七号顺利送入预定轨道；发射任务取得圆满成功。在火箭加速上升过程中，下 列关于通信技术试验卫星十七号的说法正确的是(　　) A．动能不变 B．重力势能不变 C．机械能变小 D．机械能变大 19．如图，小雨在玩蹦极，不考虑空气阻力，则关于他在下降过程中的能量分析，下列说法中正确的是(　　). A．下降到最低点，动能最小，弹性势能最大 B．弹性绳绷直前，重力势能减小，动能不变 C．弹性绳绷直前，重力势能增大，动能减小 D．下降到最低点，动能最大，弹性势能最大 20．如图所示，踢出的足球在上升的过程中，下列说法正确的是（　　） A．受力平衡 B．受到的重力变大 C．重力势能减小 D．运动状态发生了改变 21．抛铅球是初中学生运动会的项目之一，小强将球抛出后，球运动的轨迹如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．球在上升的过程中，重力势能增大 B．球在运动的过程中，运动状态改变 C．球运动到最高点时，受到平衡力的作用 D．球在空中运动的过程，小强对球做了功 22．小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”.他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关.他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙.将物体M从O 点压缩弹簧到 P 点，然后由静止释放，当物体M运动到O 点与弹簧分开，最终运动到Q点静止.请补充完成他们的探究过程： （1）弹簧弹性势能的大小是通过　 　来衡量的. （2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用　 　(填“相同”或“不同”)弹簧进行实验，并先后改变　 　之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录. （3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论.在上面的实验中，他们运用到了转换法和　 　两种物理思想方法. 三、拓展层（8题）——实验探究与综合应用 23．如图1是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中， （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．小球撞击木块时的动能 C．小球撞击木块后的动能 D．木块被小球撞击的动能 （2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与　 　的关系. （3）在做了“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图2所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A 球　 　(填“运动”或“静止”)，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等. 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 （4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同(如上表)，小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功　 　(填“相等”或“不相等”). 24．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　 　。 25．如图是研究“物体动能的大小与哪些因素有关” 的实验装置，实验中让钢球从斜面上由静止 滚下，推动同一木块移动一段距离。 （1）实验是通过观察　 　来间接判断小球动能的大小； （2）若要研究“物体动能的大小与物体质量的关系”，应该保持　 　不变； （3）通过甲、乙两图的实验探究可以得出的结论是：质量一定时，物体的　 　越大，动能就越大。 26．为了探究汽车的动能跟哪些因素有关，小明设计了图1的模拟实验装置，将小钢球从高度为H的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离s后停下，先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。 （1）实验中探究的动能是指（　　）（选填字母）； 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）实验中通过观察　 　 的大小来判断动能的大小（选填“高度H”或“距离s”）； （3）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越　 　 ； （4）分析比较　 　 两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大； （5）若本实验中水平面绝对光滑，则　 　 （选填“能”或“不能”）得出正确结论； （6）综合上述可知，如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高　 　 。 27．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： （1）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； （2）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静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越　 　； （3）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； （4）本实验中水平面若绝对光滑，物块被撞后将做　 　运动，将不能达到实验目的。 28．斜面在生产生活中常见，在物理实验中也常有，以下物理实验都用到了斜面。 （1）这两个实验都有让物体从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是：使物体滑到斜面底端时，保持　 　相同； （2）如左图所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从斜面由静止滑下，在棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止，其中在木板上阻力较小，滑行距离较远。可猜想推理，如果水平面足够光滑，小车会　 　直线运动。如图是探究动能的影响因素，若水平面足够光滑，　 　（选填“能”或“不能”）判断出小车的动能大小。 29．实验小组在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，所用钢球质量，分别从图中的位置由静止释放（） （1）木块被钢球撞出一段距离后停了下来，这是因为木块受到　 　的作用； （2）实验中通过比较木块被小球撞击后　 　来判断小球具有动能的大小，若水平面绝对光滑，本实验　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）要探究动能大小与物体质量的关系应该选　 　两图； （4）若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是______。 A．质量不同的木块 B．倾斜程度不同的斜面 C．粗糙程度不同的水平面 30．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右图所示。 （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。 第 1 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $