第08讲 机械能（暑假预习讲义）新九年级物理新教材苏科版

第08讲 机械能 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 能量 动能 势能 机械能 1.能说出能量的初步概念，知道能量的单位。 2.理解动能、重力势能、弹性势能的定义，准确说出各自的影响因素。 3.能通过实验探究动能的影响因素。 4.能通过实验探究重力势能的影响因素。 5.知道机械能的概念，能分析简单现象中动能与势能的相互转化过程。 6.了解机械能守恒的条件，能解释生活中机械能转化的实例。 学习重点：动能、重力势能、弹性势能的概念与影响因素；动能与势能的相互转化。 学习难点：能量概念的建立；探究实验中转换法与控制变量法的应用；机械能转化的过程分析。 情｜境｜启｜思 为什么要规定汽车在高速公路上行驶的最大速度？脚踩滑板从高处滑下，为什么会越来越快？ 概｜念｜构｜建 1.能量的定义内容：一个物体 对外做功，我们就说这个物体具有 ，简称能。 2.本质：能量是描述物体做功 的物理量。 深｜研｜精｜炼 知识点01 动能 1. 探究实验：影响动能大小的因素 实验维度 详细内容 说明 实验方法 控制变量法 + 初中物理核心实验方法 转换法应用 通过木块被推动的 反映小车动能的大小，推动距离越远，动能越大 将不易观察的动能大小，转换为易测量的距离 探究动能与速度的关系 控制小车质量不变，让同一小车从斜面不同高度由静止滑下，撞击水平面上的木块 高度越高，小车到达水平面的速度越大 实验现象1 释放高度越高，木块被推动的距离越远 实验结论1 质量相同时，物体的速度越大，动能越大 探究动能与质量的关系 控制小车速度不变，让不同质量的小车从斜面同一 由静止滑下，撞击木块 同一高度滑下，到达水平面的初速度相同 实验现象2 小车质量越大，木块被推动的距离越远 实验结论2 速度相同时，物体的质量越大，动能越大 2. 动能基本知识 知识点 核心内容 备注 动能定义 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 决定因素 物体的 和运动 两个因素共同决定，单一因素无法判断动能大小 变化规律 质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大 速度对动能的影响比质量更显著；静止物体动能为 0 【例1】为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置。 (1)实验中物体动能的大小是通过_________________反映的。 (2)图甲是让不同质量的小球沿同一斜面从B处由静止释放，然后小球分别撞击到放在水平面上相同位置的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景，据此你能得出的结论是________________，让小球从同一高度由静止释放的目的是_____________________。 (3)图乙是让质量相同的小球沿同一斜面分别从A、B两处由静止释放，然后分别撞击到放在水平面上相同位置的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景，据此得出结论：质量相同时，速度越大的物体具有的动能________（填“越小”“不变”或“越大”）。 (4)假如图中的水平面绝对光滑，则用图中的装置________（填“能”或“不能”）进行探究动能大小与哪些因素有关的实验，理由是___________________。 (5)实验后，同学们想进一步知道在影响物体动能大小的因素中，哪个因素对动能影响更大？于是利用实验器材进行了实验测定，得到的数据如表所示。 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下 的高度h/cm 木块被撞击后 运动的距离s/m 1 30 10 4 2 30 20 16 3 60 10 8 ①为了探究“超载”安全隐患，应选择________两个序号的实验进行比较。 ②为了探究“超速”安全隐患，应选择________两个序号的实验进行比较。 ③分析表格中对应的实验数据可知：________（填“速度”或“质量”）对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。 【方法点拨】所有实验结论必须先写明控制不变的前提条件，再描述变量与动能的关系，例如 “速度相同时，质量越大动能越大”。缺少前提条件的结论表述均不完整，是本实验最常见的失分点。 【即练1】如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)该实验中小球的动能的大小是通过________来反映出来，这种研究方法叫________； (2)小球到达水平面时的动能是通过________能转化而来，到达水平面时，三个小球的速度、、的大小关系为________； (3)如果实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力，那么我们________完成该实验； (4)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：________。 【即练2】下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 (1)让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的___________； (2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属 于___________（选填“控制变量法”或“转换法”）； (3)由步骤甲和步骤乙可以得出的结论是：速度相同时，___________越大的物体具有的动能越大，小华认为由步骤乙和步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是___________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________________； 知识点02 势能 1. 探究实验：影响重力势能大小的因素 实验维度 详细内容 说明 实验方法 控制变量法 + 转换法 实验方法与动能探究一致，实现科学方法迁移 转换法应用 通过重物陷入沙坑的深度反映重力势能的大小；凹陷越深，说明重物的重力势能越大 将不易直接观察的重力势能大小，转换为易测量的凹陷深度 探究重力势能与高度的关系 控制重物质量不变，让同一重物从不同 由静止下落，落入沙箱中 同一重物保证质量相同，下落高度为自变量 实验现象1 释放高度越高，重物陷入沙坑的深度越深 实验结论1 质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大 探究重力势能与质量的关系 控制下落高度不变，让不同 的重物从同一高度由静止下落，落入沙箱中 同一高度保证下落初态势能起点一致，质量为自变量 实验现象2 重物质量越大，陷入沙坑的深度越深 实验结论2 高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大 操作注意 重物需由静止自由释放，避免施加初速度；实验前将沙面刮平，确保每次实验初始条件一致 控制无关变量，减小实验误差 2. 重力势能和弹性势能辨析 势能类型 定义 核心影响因素 变化规律 生活实例 重力势能 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 物体的质量、所处高度 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 高处的重物、山上的石块、空中的飞机 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 弹性形变的大小（弹性限度内） 同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大 拉开的弓、压缩的弹簧、形变的蹦床、压弯的竹竿 补充说明 重力势能和弹性势能统称为势能 高度具有相对性，通常以地面为参考平面 【例2】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球的质量为2m，让A、B两球从距沙坑表面高H处由静止下落，C球从距沙坑表面高2H处由静止下落，D球从距沙坑表面高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两球陷入沙坑的深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙坑的深度均为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。 (2)比较____两球，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)比较A、C两球，发现C球陷入沙坑的深度更深，由此可得出的结论是____。 (4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙坑的深度相同，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”）。 【方法点拨】所有结论必须遵循控制不变量 + 变量变化 + 能量变化的固定句式，例如：探究质量影响：下落高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；探究高度影响：物体质量相同时，下落高度越高，重力势能越大。缺少前提条件的结论均为不完整表述。 【即练3】在探究影响重力势能大小的因素的实验中，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，已知木块A、B、C的质量关系为，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示。 (1)实验时，是通过观察木桩陷入沙中深度来比较______（选填“木桩”或“木块”）的重力势能大小； (2)比较______两个木块对木桩撞击的情形，可得出结论：当物体的质量相同时，高度越______（选填“低”或“高”），物体的重力势能越大； (3)比较B和C两个木块对木桩撞击的情形，______（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与质量有关的初步结论，理由是______； (4)某组同学在探究时为了显示重力势能的大小，用海绵代替沙子，你认为这种做法是______（选填“可行”或“不可行”）的。 【即练4】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。 知识点03 机械能及其转化 知识点 核心内容 易错提醒 机械能定义 动能和势能统称为机械能；机械能总量 = 动能 + 势能 一个物体可以同时具有动能和势能，也可以只具有其中一种 动能与重力势能的转化 重力势能与动能可相互转化 下落过程：高度降低、速度增大，重力势能→动能 上升过程：高度升高、速度减小，动能→重力势能 典型实例：自由落体、单摆摆动、滚摆升降、苹果下落 动能与弹性势能的转化 弹性势能与动能可相互转化 释放形变：弹性势能→动能 压缩 / 拉伸形变：动能→弹性势能 典型实例：拉弓射箭、弹簧弹小球、蹦床弹跳、撑杆起跳 机械能守恒 理想条件：只有动能和势能相互转化，机械能的总和保持不变 实际情况：存在空气阻力、摩擦时，机械能逐渐减小，减少的机械能转化为内能等其他形式 机械能守恒是有条件的，现实中不存在绝对的机械能守恒 【例3】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。下列说法正确的是（     ） A．人造卫星在运行过程中只具有动能 B．由于人造地球卫星受力不平衡，因此机械能不守恒 C．卫星从远地点向近地点运行的过程中在做减速运动 D．卫星从近地点向远地点运行的过程中，减少的动能全部转化为重力势能 【方法点拨】动能、势能、机械能变化解题步骤：1. 明确研究对象；2. 分析动能：锁定质量、速度两个变量；3. 分析势能：重力势能看质量、高度；弹性势能看形变大小；4. 加和判断机械能总量的变化。 【即练5】2025年11月14日，神舟二十一号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示。在返回舱匀速下降的过程中，下列说法正确的是（     ） A．机械能减少 B．动能逐渐增加 C．重力势能不变 D．重力势能转化为动能 【即练6】如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处时弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（不计空气阻力）。从O点到C点，下列说法正确的是（   ） A．运动员的动能一直在减小 B．运动员在B点的机械能最大 C．运动员在A点的动能最大 D．运动员的机械能先不变后减小 一、单选题（共5题） 1．吊挂式灭火弹是一种航空投掷式森林消防设备，利用无人机挂载灭火弹灭火为传统救援模式注入新战法。如图所示，在为模拟灭火做准备的过程中，无人机挂载灭火弹匀速上升时，灭火弹的（     ） A．重力势能越来越小 B．动能大小保持不变 C．机械能先变大后变小 D．重力势能转化为动能 2．如图所示，是小慧同学掷实心球的场景，图中虚线表示球的运动轨迹，球从点上升到最高点后下落到地面点，然后继续运动到点停止。下列说法正确的是（     ） A．球从点上升到点动能增加 B．球在点时速度为零 C．球从点下落到点，重力势能转化为动能 D．球从到的整个过程中机械能守恒 3．广西世纪工程“平陆运河”的建设用到许多大型机械。如图所示是某型号起重机吊起重物匀速向上运动的情景，在此过程中（     ） A．重物的动能减小 B．重物的机械能增大 C．重物的重力势能不变 D．重物的机械能保持不变 4．荡秋千的过程可简化为一个球的摆动过程。如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，小球由A点静止释放后，将在A、C两点之间来回摆动（不计空气阻力），下列说法正确的是（     ） A．小球从A点运动到B点的过程中，动能增大，重力势能减小 B．小球在A 点的机械能大于在 B 点时的机械能 C．小球从A点运动到C点的过程中，重力势能先增大后减小 D．小球在C点时，动能最大 5．如图甲所示，2026年2月18日，中国选手徐梦桃在米兰冬奥会自由式滑雪女子空中技巧决赛中斩获金牌，她成为了该项目历史上首个卫冕冠军。比赛中的运动轨迹如图乙中虚线所示。下列说法中正确的是（     ） A．徐梦桃在A处的重力势能比在B处时大 B．徐梦桃在A处的机械能比在B处时小 C．徐梦桃从B到C上升过程中，她的动能逐渐增大 D．徐梦桃从A到D向下滑行过程中，动能减少、重力势能增大 二、填空题（共5题） 6．如图，甲乙完全相同的小球，以同样的速度v沿着与水平方向均成角斜向上抛出，甲球沿光滑斜面，乙球抛向空中，不计空气阻力，甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点，离地高度为和。在上升过程中，小球的动能转换为______能，小球的机械能是______（选填“变大”“不变”或“变小”）的，图中______（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 7．某地因战乱导致难民流离失所，物资紧缺。我国派出军用运输机空投军用物资，整个空投过程中，运输机始终保持水平匀速飞行。物资空投出舱后，运输机的动能___________，重力势能___________，机械能___________（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 8．2025年底，我国最大的高空风力发电捕风伞成功开伞。在捕风伞从低处向高处加速上升过程中，它的重力势能_________，机械能__________。（选填“增大”“减小”或“不变”） 9．如图是消毒车正在街道上消毒。消毒车在水平路面上匀速行驶并向外喷洒消毒液的过程中，它的重力势能______，动能______（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 10．蹦蹦杆是一种健身玩具，它能跳起的原因是其脚踏板连有一根弹簧（图甲）。如图乙所示，小李同学玩蹦蹦杆的过程可以分为：挤压弹簧到最低位置；弹簧恢复原状，人获得一个向上的速度；人向上运动到达最高位置。挤压弹簧到最低位置时，___________能最大。小李动能最大的位置是___________。 三、实验题（共5小题） 11．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，所用小球的质量，让小球分别从图中的位置由静止释放（）。 (1)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。 (2)分析比较图甲、乙两次实验可知，物体的质量一定时，物体的______越大，动能越大。分析比较图______两次实验可知，动能大小与物体的质量有关。 (3)小华提出：选择光滑的水平面进行本次实验效果更理想。请你判断小华的观点是否正确，并简要说明理由。______________________________ 12．在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，小华让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示。 (1)在钢球沿斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为________能。 (2)实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越________，钢球的动能就越________。 (3)如果要研究物体的动能与速度是否有关，应该选取________相等的钢球进行实验。 (4)在水平面上，被撞出的木块由于受到________力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，木块将做________直线运动。 (5)在探究“动能的大小与质量的关系”时，小华又提出新的实验方案：在图中实验器材的基础上，取走木块，让质量不等的小球从斜面同一高度由静止开始下滑，最终小球静止在水平长木板上（木板足够长），测出小球在木板上通过的距离，然后分析数据即可得出结论。你认为这种方案是否可行？________（选填“可行”或“不可行”）。 13．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究。（其中） (1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近，来判断小车动能的大小，这种常用的实验方法是________法（填“控制变量法”或“转换法”）。 (2)为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是：________。 (3)为了研究汽车超速问题，实验中应选择________两个图进行比较，得到的结论是：小车的质量一定时，速度越大，则动能越大。 14．某物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示。 (1)若水平面绝对光滑，本实验_______（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 由甲、乙两图可得实验结论：________。 (2)小华同学根据甲、丙两图得出结论：物体动能的大小与质量有关，她的看法是否正确？______（选填“正确”或“错误”），理由是________。 (3)小明将实验进行了改装：用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后放手，如图丁所示；两球离开弹簧时的速度_______（选填“相同”或“不相同”），纸盒被推开的距离_______（选填“相同”或“不相同”）。 15．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了如图1所示的探究活动。 (1)实验中，通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是___________（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将___________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 (2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择图1中___________两图进行实验分析。 (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，其动能越___________。 (4)某同学用如图2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（h2>h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁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“正确的”或“错误的”）。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第08讲 机械能 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 能量 动能 势能 机械能 1.能说出能量的初步概念，知道能量的单位。 2.理解动能、重力势能、弹性势能的定义，准确说出各自的影响因素。 3.能通过实验探究动能的影响因素。 4.能通过实验探究重力势能的影响因素。 5.知道机械能的概念，能分析简单现象中动能与势能的相互转化过程。 6.了解机械能守恒的条件，能解释生活中机械能转化的实例。 学习重点：动能、重力势能、弹性势能的概念与影响因素；动能与势能的相互转化。 学习难点：能量概念的建立；探究实验中转换法与控制变量法的应用；机械能转化的过程分析。 情｜境｜启｜思 为什么要规定汽车在高速公路上行驶的最大速度？脚踩滑板从高处滑下，为什么会越来越快？ 概｜念｜构｜建 1.能量的定义内容：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 2.本质：能量是描述物体做功本领大小的物理量。 深｜研｜精｜炼 知识点01 动能 1. 探究实验：影响动能大小的因素 实验维度 详细内容 说明 实验方法 控制变量法 + 转换法 初中物理核心实验方法 转换法应用 通过木块被推动的距离反映小车动能的大小，推动距离越远，动能越大 将不易观察的动能大小，转换为易测量的距离 探究动能与速度的关系 控制小车质量不变，让同一小车从斜面不同高度由静止滑下，撞击水平面上的木块 高度越高，小车到达水平面的速度越大 实验现象1 释放高度越高，木块被推动的距离越远 实验结论1 质量相同时，物体的速度越大，动能越大 探究动能与质量的关系 控制小车速度不变，让不同质量的小车从斜面同一高度由静止滑下，撞击木块 同一高度滑下，到达水平面的初速度相同 实验现象2 小车质量越大，木块被推动的距离越远 实验结论2 速度相同时，物体的质量越大，动能越大 2. 动能基本知识 知识点 核心内容 备注 动能定义 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 决定因素 物体的质量和运动速度 两个因素共同决定，单一因素无法判断动能大小 变化规律 质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大 速度对动能的影响比质量更显著；静止物体动能为 0 【例1】为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置。 (1)实验中物体动能的大小是通过_________________反映的。 (2)图甲是让不同质量的小球沿同一斜面从B处由静止释放，然后小球分别撞击到放在水平面上相同位置的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景，据此你能得出的结论是________________，让小球从同一高度由静止释放的目的是_____________________。 (3)图乙是让质量相同的小球沿同一斜面分别从A、B两处由静止释放，然后分别撞击到放在水平面上相同位置的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景，据此得出结论：质量相同时，速度越大的物体具有的动能________（填“越小”“不变”或“越大”）。 (4)假如图中的水平面绝对光滑，则用图中的装置________（填“能”或“不能”）进行探究动能大小与哪些因素有关的实验，理由是___________________。 (5)实验后，同学们想进一步知道在影响物体动能大小的因素中，哪个因素对动能影响更大？于是利用实验器材进行了实验测定，得到的数据如表所示。 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下 的高度h/cm 木块被撞击后 运动的距离s/m 1 30 10 4 2 30 20 16 3 60 10 8 ①为了探究“超载”安全隐患，应选择________两个序号的实验进行比较。 ②为了探究“超速”安全隐患，应选择________两个序号的实验进行比较。 ③分析表格中对应的实验数据可知：________（填“速度”或“质量”）对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。 【答案】(1)木块被撞击后在水平面上移动的距离 (2) 速度相同时，物体的质量越大，动能越大 使小球到达水平面时的初速度相同 (3)越大 (4) 不能 水平面绝对光滑时，木块将一直做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的大小 (5) 1、3 /3、1 1、2 /2、1 速度 【解析】（1）动能大小无法直接观察，实验通过转换法，用木块被推动后移动的距离反映小球动能大小，移动越远动能越大。 （2）图甲控制小球到达水平面的初速度相同，改变小球质量，质量越大木块移动越远，因此得出结论：速度相同时，质量越大，物体动能越大；让小球从同一高度静止释放，目的是控制变量，保证小球到达水平面时初速度相同。 （3）图乙控制小球质量相同，改变下落高度（即改变到达水平面的速度），速度越大木块移动越远，因此得出质量相同时，速度越大动能越大。 （4）若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，根据牛顿第一定律，木块被撞击后会一直做匀速直线运动，无法停下，也就无法比较移动距离，因此不能完成探究。 （5）探究“超载”隐患，需要控制速度相同，改变质量，因此选1、3；探究“超速”隐患，需要控制质量相同，改变速度，因此选1、2；分析数据可得：质量不变，速度变为2倍时，动能（木块移动距离）变为原来4倍；速度不变，质量变为2倍时，动能仅变为原来2倍，因此速度对动能的影响更大。 【方法点拨】所有实验结论必须先写明控制不变的前提条件，再描述变量与动能的关系，例如 “速度相同时，质量越大动能越大”。缺少前提条件的结论表述均不完整，是本实验最常见的失分点。 【即练1】如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)该实验中小球的动能的大小是通过________来反映出来，这种研究方法叫________； (2)小球到达水平面时的动能是通过________能转化而来，到达水平面时，三个小球的速度、、的大小关系为________； (3)如果实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力，那么我们________完成该实验； (4)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：________。 【答案】(1) 木块移动的距离 转换法 (2) 重力势 (3)无法 (4)质量相同的物体，速度越大，动能越大 【解析】（1）[1][2]小球从斜面滚下运动到水平面时，小球具有一定的速度，小球撞击木块，并使木块向前移动一段距离，小球的动能大小是通过木块移动的距离大小来反映的，这里用到的实验方法是转换法。 （2）[1][2]小球从斜面滚下，高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增加；重力势能转化为动能。小球从斜面滚下过程阻力微弱，可以忽略，只有重力做功，机械能守恒，A、C等高，到达水平面时速度相等，B最低，到达水平面时速度最小。 （3）如果水平面绝对光滑且无空气阻力，木块在水平面上不受力，将一直做匀速直线运动，无法完成实验。 （4）甲、乙两次实验中小球质量相同，小球从斜面由静止自由下滑的高度不同，则小球运动到水平面的速度不同，小球推动木块移动距离的远近不同，结合转换法，所以可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。 【即练2】下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 (1)让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的___________； (2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属 于___________（选填“控制变量法”或“转换法”）； (3)由步骤甲和步骤乙可以得出的结论是：速度相同时，___________越大的物体具有的动能越大，小华认为由步骤乙和步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是___________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________________； 【答案】(1)速度 (2)转换法 (3) 质量 错误 没有控制小球质量相同 【解析】（1）让小球从同一高度由静止滚下，目的是使小球到达水平面时的速度相同。 （2）实验中通过木块被推动的距离来判断小球动能大小，采用的科学方法是转换法。 （3）甲、乙两图中小球滑下高度相同、速度相同，质量不同，可探究速度相同时，动能与质量的关系；乙、丙两图同时改变了小球质量与速度，未控制变量，因此结论错误。 知识点02 势能 1. 探究实验：影响重力势能大小的因素 实验维度 详细内容 说明 实验方法 控制变量法 + 转换法 实验方法与动能探究一致，实现科学方法迁移 转换法应用 通过重物陷入沙坑的深度反映重力势能的大小；凹陷越深，说明重物的重力势能越大 将不易直接观察的重力势能大小，转换为易测量的凹陷深度 探究重力势能与高度的关系 控制重物质量不变，让同一重物从不同高度由静止下落，落入沙箱中 同一重物保证质量相同，下落高度为自变量 实验现象1 释放高度越高，重物陷入沙坑的深度越深 实验结论1 质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大 探究重力势能与质量的关系 控制下落高度不变，让不同质量的重物从同一高度由静止下落，落入沙箱中 同一高度保证下落初态势能起点一致，质量为自变量 实验现象2 重物质量越大，陷入沙坑的深度越深 实验结论2 高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大 操作注意 重物需由静止自由释放，避免施加初速度；实验前将沙面刮平，确保每次实验初始条件一致 控制无关变量，减小实验误差 2. 重力势能和弹性势能辨析 势能类型 定义 核心影响因素 变化规律 生活实例 重力势能 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 物体的质量、所处高度 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 高处的重物、山上的石块、空中的飞机 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 弹性形变的大小（弹性限度内） 同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大 拉开的弓、压缩的弹簧、形变的蹦床、压弯的竹竿 补充说明 重力势能和弹性势能统称为势能 高度具有相对性，通常以地面为参考平面 【例2】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球的质量为2m，让A、B两球从距沙坑表面高H处由静止下落，C球从距沙坑表面高2H处由静止下落，D球从距沙坑表面高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两球陷入沙坑的深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙坑的深度均为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。 (2)比较____两球，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)比较A、C两球，发现C球陷入沙坑的深度更深，由此可得出的结论是____。 (4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙坑的深度相同，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)铅球陷入沙坑的深度 (2)A和B (3)物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大 (4)无关 【解析】（1）根据转换法，铅球的重力势能越大，落地时对沙坑做功越多，陷入沙坑的深度就越深。因此，用铅球陷入沙坑的深度来反映重力势能的大小。 （2）要探究 “高度一定时，质量对重力势能的影响”，需控制下落高度、运动路径相同，只改变质量。A、B两球高度、路径相同，质量不同，符合控制变量要求。 （3）A、C 两球的质量、路径相同，仅下落高度不同：A球高度H，C球高度2H。C球高度更高，陷入沙坑更深，说明重力势能更大。因此结论为：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）C、D两球的质量、高度相同，仅运动路径不同，两球陷入沙坑的深度相同​，说明重力势能大小相同，因此重力势能与运动路径无关。 【方法点拨】所有结论必须遵循控制不变量 + 变量变化 + 能量变化的固定句式，例如：探究质量影响：下落高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；探究高度影响：物体质量相同时，下落高度越高，重力势能越大。缺少前提条件的结论均为不完整表述。 【即练3】在探究影响重力势能大小的因素的实验中，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，已知木块A、B、C的质量关系为，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示。 (1)实验时，是通过观察木桩陷入沙中深度来比较______（选填“木桩”或“木块”）的重力势能大小； (2)比较______两个木块对木桩撞击的情形，可得出结论：当物体的质量相同时，高度越______（选填“低”或“高”），物体的重力势能越大； (3)比较B和C两个木块对木桩撞击的情形，______（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与质量有关的初步结论，理由是______； (4)某组同学在探究时为了显示重力势能的大小，用海绵代替沙子，你认为这种做法是______（选填“可行”或“不可行”）的。 【答案】(1)木块 (2) A、B 高 (3) 不能 没有控制木块释放的高度相同 (4)不可行 【解析】（1）木块下落时，重力势能转化为动能，最终击打木桩，根据转换法，实验时，是通过观察木桩陷入沙中深度来比较木块的重力势能大小。 （2）[1][2]比较A、B两个木块对木桩撞击的情形，A、B两个木块质量相同，B木块释放的高度较大，被B木块击打的木桩陷入沙中深度较大，可得：当物体的质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大。 （3）[1][2]比较B和C两个木块对木桩撞击的情形，B和C两个木块的质量和释放的高度均不同，没有控制变量，所以不能得出物体的重力势能与质量有关的初步结论。 （4）本实验时，是通过观察木桩陷入沙中深度来比较木块的重力势能大小，沙子形变后不能恢复，便于前后进行比较。而海绵形变后会部分恢复原状，不能保持最大形变，所以用海绵代替沙子的做法是不可行的。 【即练4】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 【解析】（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。 知识点03 机械能及其转化 知识点 核心内容 易错提醒 机械能定义 动能和势能统称为机械能；机械能总量 = 动能 + 势能 一个物体可以同时具有动能和势能，也可以只具有其中一种 动能与重力势能的转化 重力势能与动能可相互转化 下落过程：高度降低、速度增大，重力势能→动能 上升过程：高度升高、速度减小，动能→重力势能 典型实例：自由落体、单摆摆动、滚摆升降、苹果下落 动能与弹性势能的转化 弹性势能与动能可相互转化 释放形变：弹性势能→动能 压缩 / 拉伸形变：动能→弹性势能 典型实例：拉弓射箭、弹簧弹小球、蹦床弹跳、撑杆起跳 机械能守恒 理想条件：只有动能和势能相互转化，机械能的总和保持不变 实际情况：存在空气阻力、摩擦时，机械能逐渐减小，减少的机械能转化为内能等其他形式 机械能守恒是有条件的，现实中不存在绝对的机械能守恒 【例3】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。下列说法正确的是（     ） A．人造卫星在运行过程中只具有动能 B．由于人造地球卫星受力不平衡，因此机械能不守恒 C．卫星从远地点向近地点运行的过程中在做减速运动 D．卫星从近地点向远地点运行的过程中，减少的动能全部转化为重力势能 【答案】D 【解析】A．人造卫星在运行过程中，具有运动速度，还具有高度，所以具有动能和重力势能，故A错误； B．人造地球卫星在运行过程中，机械能没有损失，所以机械能守恒，故B错误； C．卫星从远地点向近地点运行的过程中，质量不变，高度降低，将重力势能转化为动能，则速度增大，故做加速运动，故C错误； D．卫星从近地点向远地点运行的过程中，机械能没有损失，则机械能守恒，所以减少的动能全部转化为重力势能，故D正确。 故选 D。 【方法点拨】动能、势能、机械能变化解题步骤：1. 明确研究对象；2. 分析动能：锁定质量、速度两个变量；3. 分析势能：重力势能看质量、高度；弹性势能看形变大小；4. 加和判断机械能总量的变化。 【即练5】2025年11月14日，神舟二十一号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示。在返回舱匀速下降的过程中，下列说法正确的是（     ） A．机械能减少 B．动能逐渐增加 C．重力势能不变 D．重力势能转化为动能 【答案】A 【解析】ABC．返回舱匀速下降时，质量不变、速度不变，动能不变；返回舱高度不断降低，质量不变，重力势能减小，因此机械能总量减少，故A正确，BC错误； D．因为动能没有增加，所以不是重力势能转化为动能，减小的重力势能实际是克服空气阻力做功损失了，故D错误。 故选A。 【即练6】如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处时弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（不计空气阻力）。从O点到C点，下列说法正确的是（   ） A．运动员的动能一直在减小 B．运动员在B点的机械能最大 C．运动员在A点的动能最大 D．运动员的机械能先不变后减小 【答案】D 【解析】AC．运动员从O点自由下落，一直到A点的过程中，运动员的速度都是在增大的，从A点到B点的过程中，有弹性绳的拉力作用，但是拉力小于重力，所以从A点到B点的过程中，运动员的速度还是在增大，从B点到C点的过程中，拉力大于重力，这个过程运动员的速度是在减小，综上所述，运动员从O点到B点的过程中，运动员的速度是在增大，动能在增大，从B点到C点的过程中，运动员的速度是在减小，动能在减小，那么运动员到B点时的速度最大，动能最大。故AC错误； BD．不计空气阻力，运动员从O点自由下落一直到A点的过程中，机械能守恒。从A点到C点的过程中，弹性绳弹性形变程度持续变大，则弹性势能变大，运动员的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以从A点到C点的过程中运动员的机械能变小。则运动员在B点的机械能并非最大。故B错误，D正确。 故选D。 一、单选题（共5题） 1．吊挂式灭火弹是一种航空投掷式森林消防设备，利用无人机挂载灭火弹灭火为传统救援模式注入新战法。如图所示，在为模拟灭火做准备的过程中，无人机挂载灭火弹匀速上升时，灭火弹的（     ） A．重力势能越来越小 B．动能大小保持不变 C．机械能先变大后变小 D．重力势能转化为动能 【答案】B 【解析】AB． 无人机挂载灭火弹匀速上升时，灭火弹质量不变、速度不变、高度增加，所以动能不变、重力势能增大 ，故A不符合题意，B符合题意； C． 机械能等于动能和重力势能之和，动能不变、重力势能增大，所以机械能增大，故C不符合题意； D． 因为动能不变，所以不存在重力势能转化为动能的情况，故D不符合题意。 故选B。 2．如图所示，是小慧同学掷实心球的场景，图中虚线表示球的运动轨迹，球从点上升到最高点后下落到地面点，然后继续运动到点停止。下列说法正确的是（     ） A．球从点上升到点动能增加 B．球在点时速度为零 C．球从点下落到点，重力势能转化为动能 D．球从到的整个过程中机械能守恒 【答案】C 【解析】A．球从点上升到点，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，动能转化为重力势能，故A错误； B．球抛出后，在最高点b时竖直方向速度为零，水平方向仍有速度，因此速度不为零，故B错误； C．球从点下落到点，质量不变，高度降低，速度增加，重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能，故C正确； D．到过程中，地面有摩擦，会导致速度减小，即机械能逐渐减小，故D错误。 故选C。 3．广西世纪工程“平陆运河”的建设用到许多大型机械。如图所示是某型号起重机吊起重物匀速向上运动的情景，在此过程中（     ） A．重物的动能减小 B．重物的机械能增大 C．重物的重力势能不变 D．重物的机械能保持不变 【答案】B 【解析】A．重物匀速向上运动，质量不变，速度不变，因此动能不变，故A不符合题意； B．重物动能不变，重力势能随高度的增加而增大，机械能等于动能与重力势能之和，因此总机械能增大，故B符合题意； C．重物质量不变，向上运动时高度不断增加，因此重力势能增大，故C不符合题意； D．由上述分析可知，重物机械能增大，故D不符合题意。 故选 B。 4．荡秋千的过程可简化为一个球的摆动过程。如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，小球由A点静止释放后，将在A、C两点之间来回摆动（不计空气阻力），下列说法正确的是（     ） A．小球从A点运动到B点的过程中，动能增大，重力势能减小 B．小球在A 点的机械能大于在 B 点时的机械能 C．小球从A点运动到C点的过程中，重力势能先增大后减小 D．小球在C点时，动能最大 【答案】A 【解析】A．小球从A点运动到B点的过程中，高度降低、速度增大，因此重力势能减小，动能增大，故A正确； B．不计空气阻力，机械能守恒，小球在A点的机械能和B点的机械能相等，故B错误； C．小球从A到C的高度先降低后升高，因此重力势能先减小后增大，故C错误； D．C点是摆动的最高点，小球速度为0，动能最小，故D错误。 故选A。 5．如图甲所示，2026年2月18日，中国选手徐梦桃在米兰冬奥会自由式滑雪女子空中技巧决赛中斩获金牌，她成为了该项目历史上首个卫冕冠军。比赛中的运动轨迹如图乙中虚线所示。下列说法中正确的是（     ） A．徐梦桃在A处的重力势能比在B处时大 B．徐梦桃在A处的机械能比在B处时小 C．徐梦桃从B到C上升过程中，她的动能逐渐增大 D．徐梦桃从A到D向下滑行过程中，动能减少、重力势能增大 【答案】A 【解析】A．重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大。 由图可知，徐梦桃在A处的高度比在B处的高度高，且其质量不变，所以徐梦桃在A处的重力势能比在B处时大，故A正确‌； B．机械能包括动能和势能，在滑行过程中，由于存在摩擦等阻力，会有一部分机械能转化为内能，机械能会逐渐减小。 所以徐梦桃在A处的机械能比在B处时大，而不是小，故B错误‌； C．动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 徐梦桃从B到C上升过程中，质量不变，速度逐渐变小，所以她的动能逐渐减少，而不是增大，故C错误‌； D．徐梦桃从A到D向下滑行过程中，重力势能减小，动能增大，而不是动能减少、重力势能增大，故D错误‌。 故选A。 二、填空题（共5题） 6．如图，甲乙完全相同的小球，以同样的速度v沿着与水平方向均成角斜向上抛出，甲球沿光滑斜面，乙球抛向空中，不计空气阻力，甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点，离地高度为和。在上升过程中，小球的动能转换为______能，小球的机械能是______（选填“变大”“不变”或“变小”）的，图中______（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】 重力势 不变 大于 【解析】小球上升过程中，速度减小、高度升高，动能减小、重力势能增大，因此动能转化为重力势能。 甲斜面光滑无摩擦，乙不计空气阻力，两个小球运动过程中都只有重力做功，总机械能守恒，因此机械能不变。 初始时两个小球质量、速度都相同，初始动能相同、重力势能相同，总机械能相等：甲沿斜面上滑到最高点时，速度减为0，动能全部转化为重力势能； 乙斜抛到最高点时，竖直方向速度为0，但仍保留水平方向的速度，最高点动能不为0，只有部分动能转化为重力势能； 因此甲获得的重力势能更大，高度更高，即大于。 7．某地因战乱导致难民流离失所，物资紧缺。我国派出军用运输机空投军用物资，整个空投过程中，运输机始终保持水平匀速飞行。物资空投出舱后，运输机的动能___________，重力势能___________，机械能___________（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 变小 变小 变小 【解析】飞机在水平匀速空投过程中，速度、高度不变但质量减小，因此动能变小、重力势能变小；机械能为动能和势能的总和，因此机械能变小。 8．2025年底，我国最大的高空风力发电捕风伞成功开伞。在捕风伞从低处向高处加速上升过程中，它的重力势能_________，机械能__________。（选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 增大 增大 【解析】重力势能的大小由物体的质量和高度决定，捕风伞从低处向高处上升时，质量不变，高度升高，因此重力势能增大。机械能是动能与势能的总和。动能的大小由物体的质量和速度决定，捕风伞加速上升时，速度增大，动能增大；同时重力势能也增大，所以机械能增大。 9．如图是消毒车正在街道上消毒。消毒车在水平路面上匀速行驶并向外喷洒消毒液的过程中，它的重力势能______，动能______（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 减小 减小 【解析】消毒车在水平路面上匀速行驶并向外喷洒消毒液的过程中，高度h不变，但总质量m不断减小，所以重力势能减小，消毒车匀速行驶，速度v不变，但总质量m不断减小，所以动能减小。 10．蹦蹦杆是一种健身玩具，它能跳起的原因是其脚踏板连有一根弹簧（图甲）。如图乙所示，小李同学玩蹦蹦杆的过程可以分为：挤压弹簧到最低位置；弹簧恢复原状，人获得一个向上的速度；人向上运动到达最高位置。挤压弹簧到最低位置时，___________能最大。小李动能最大的位置是___________。 【答案】 弹性势能 弹力等于重力时 【解析】蹦蹦杆在挤压脚踏板下端的弹簧到最低位置时，速度为零，动能为零，同学的质量不变，所处的高度变小，所以重力势能减小，弹簧的形变量变大，弹性势能变大，即挤压弹簧到最低位置时，弹性势能最大； 人向上运动时当弹力大于重力，合力向上（与运动方向相同），向上加速，速度增大，当弹力等于重力时，合力为零，速度达到最大，即此时动能最大。 三、实验题（共5小题） 11．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，所用小球的质量，让小球分别从图中的位置由静止释放（）。 (1)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。 (2)分析比较图甲、乙两次实验可知，物体的质量一定时，物体的______越大，动能越大。分析比较图______两次实验可知，动能大小与物体的质量有关。 (3)小华提出：选择光滑的水平面进行本次实验效果更理想。请你判断小华的观点是否正确，并简要说明理由。______________________________ 【答案】(1)移动的距离 (2) 速度 乙和丙 (3)不正确；因为该实验的原理是通过木块在水平面上移动的距离来反映小球动能的大小。木块之所以会停下来，是因为受到了水平面的摩擦力。如果水平面是光滑的，木块在被小球撞击后，将不会受到摩擦力，会以恒定的速度一直运动下去，不会停下来。这样就无法通过测量木块移动的距离来比较小球动能的大小了。 【解析】（1）小球的动能大小无法直接测量，但小球撞击木块时，会对木块做功，使其移动。小球的动能越大，对木块做的功就越多，木块被推动的距离就越远。因此，我们可以通过观察和比较木块被推动的距离来间接判断小球动能的大小。 （2）图甲和图乙的两个实验中使用的小球质量相同（都是m），但乙释放的高度更大（）。小球从更高处滚下时，到达水平面的速度更大。实验结果显示，图乙中木块被推得更远（），说明其动能更大。因此，在质量一定时，物体的速度越大，动能越大； 要探究动能大小与物体质量的关系，需要运用“控制变量法”，即保持小球的速度相同，改变小球的质量。小球的速度由释放高度决定，所以应选择从相同高度释放小球的实验。图乙和图丙中，小球都是从高度H处释放，到达水平面时速度相同。但它们的质量不同（）。通过比较这两个实验，可以得出动能与质量的关系。 （3）略。 12．在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，小华让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示。 (1)在钢球沿斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为________能。 (2)实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越________，钢球的动能就越________。 (3)如果要研究物体的动能与速度是否有关，应该选取________相等的钢球进行实验。 (4)在水平面上，被撞出的木块由于受到________力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，木块将做________直线运动。 (5)在探究“动能的大小与质量的关系”时，小华又提出新的实验方案：在图中实验器材的基础上，取走木块，让质量不等的小球从斜面同一高度由静止开始下滑，最终小球静止在水平长木板上（木板足够长），测出小球在木板上通过的距离，然后分析数据即可得出结论。你认为这种方案是否可行？________（选填“可行”或“不可行”）。 【答案】(1)动 (2) 多 大 (3)质量 (4) 摩擦 匀速 (5)不可行 【解析】（1）钢球沿斜槽滚下时，高度降低、重力势能减小，速度变快、动能增大，因此重力势能转化为动能。 （2）根据功的规律，木块被撞得越远，钢球对木块的作用力移动的距离越大，做功越多； 本实验通过木块移动距离反映钢球动能大小，因此做功越多说明钢球动能越大。 （3）探究动能与速度的关系时，需要用控制变量法，保持钢球质量相同，改变到达水平面的速度，因此选取质量相等的钢球实验。 （4）木块在水平面上运动时，受到摩擦力（阻力）的阻碍作用，最终会停下；如果水平面光滑，木块不受阻力，根据牛顿第一定律，木块将保持匀速直线运动。 （5）新方案中，质量不同的小球在相同表面上，摩擦力不同，不能单纯通过滑行距离判断动能与质量关系，因此不可行。 13．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究。（其中） (1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近，来判断小车动能的大小，这种常用的实验方法是________法（填“控制变量法”或“转换法”）。 (2)为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是：________。 (3)为了研究汽车超速问题，实验中应选择________两个图进行比较，得到的结论是：小车的质量一定时，速度越大，则动能越大。 【答案】(1)转换法 (2)小车的速度一定时，质量越大，动能越大 (3)甲、乙 【解析】（1）小车动能越大，推动木块运动的距离越远，把不易直接观察的动能大小转换为木块移动距离，故这种方法是转换法。 （2）乙、丙中小车从相同高度由静止释放，到达水平面时速度相同；丙中小车质量更大，木块被推动更远，说明小车的速度一定时，质量越大，动能越大。 （3）甲、乙中小车质量相同，释放高度不同，乙的释放高度更大，到达水平面时速度更大，可以研究速度对动能的影响，故应选择甲、乙两个图。 14．某物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示。 (1)若水平面绝对光滑，本实验_______（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 由甲、乙两图可得实验结论：________。 (2)小华同学根据甲、丙两图得出结论：物体动能的大小与质量有关，她的看法是否正确？______（选填“正确”或“错误”），理由是________。 (3)小明将实验进行了改装：用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后放手，如图丁所示；两球离开弹簧时的速度_______（选填“相同”或“不相同”），纸盒被推开的距离_______（选填“相同”或“不相同”）。 【答案】(1) 不能 质量一定，物体速度越大，动能越大 (2) 错误 没有控制小球到达水平面速度相同 (3) 不相同 相同 【解析】（1）实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。 由甲、乙图可知，小球的质量相同，小球从同一斜面的不同高度由静止滑下，到达斜面底部时的速度不同，撞击木块后木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，所以得出的实验结论为：质量一定，物体速度越大，动能越大。 （2）要探究小球动能与质量的关系，需要控制小球到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度由静止滑下，而甲、丙两图没有让小球从同一高度滚下，即没有控制小球到达水平面速度相同，因此小明的看法是错误的，不能得出动能大小与质量的关系。 （3）弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化得到的小球总动能相同。两个小球质量不同，动能相同时，速度一定不同，因此离开弹簧时速度不相同； 小球离开弹簧后的动能相同，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，转化出的动能相同，因此木块最终移动的距离相同，这样是不能通过木块移动的距离大小来确定小球动能的与哪个因素有关，不能达到实验目的，故实验不可行。 15．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了如图1所示的探究活动。 (1)实验中，通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是___________（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将___________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 (2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择图1中___________两图进行实验分析。 (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，其动能越___________。 (4)某同学用如图2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（h2>h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁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“正确的”或“错误的”）。 【答案】(1) 转换法 不能 (2)a、c (3) 不同 大 (4)错误的 【解析】（1）用比较容易观测的木块移动的距离来间接推断动能大小，这是转换法的运用； 若表面是光滑的，木块将永远运动下去，所以无法完成本实验。 （2）若探究动能大小与质量关系，应该让质量不等的小球分别在斜面同一高度开始滚下，故选a、c。 （3）相同情况下，小球开始滚下的位置越高，到达平面时的速度越大。要探究动能与速度的关系，要改变小球的速度，故要让小球从同一斜面的不同高度滚下； 读图a与b可知，速度越大的小球，将木块撞击得越远，即动能越大。故在其他情况相同时，速度越大，动能越大。 （4）木块在不同的物体表面上滑行，滑行距离不但与小球的能量有关，还与物体表面的粗糙程度有关。所以此设计是错误的。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $