第2章 第1节 功和机械能(3)-机械能（上册）-【拓展与培优】2026-2027学年九年级全一册科学同步练习（浙教版·新教材 浙江专版）

科 第1节 功和机械 思维拓展 一、动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量叫作动能。 如飞翔的小鸟、行驶的汽车、掷出的铅球、流动的水 等具有动能. 2.影响物体动能大小的因素 (1)实验探究：过程：①让同一小钢球先后从斜 面的不同高度由静止开始滚下（控制质量相同），分 别记下木块被推动的距离；②让不同质量的小钢球 从同一高度由静止开始滚下（控制速度相同），分别 记下木块被推动的距离. 拓展：本实验主要运用了控制变量法（控制物体的 质量或物体的速度不变)和转换法（根据小钢球将 相同的木块推出的距离远近来判断小钢球具有的 动能大小) (2)实验结论： ①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动 能越大； ②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能 也越大 ●● 拓展：在比较物体动能大小时，必须同时考虑物体 的质量和运动速度两个因素，不能忽略任何一个因 素，即不能说“质量越大，动能越大”或“物体运动速 度越大，动能越大”，在比较时，必须在一个量确定 时，才能比较另外两个量的关系.例如：一颗子弹的 速度大于火车的速度，并不能说子弹的动能就一定 比火车的动能大，因为子弹的质量比火车小得多. 例1下列关于动能的说法，正确的是( A.运动的物体具有的能，叫作动能 B.物体由于运动而具有的能，叫作动能 C.速度大的物体具有的动能大 D.运动物体质量越大，所具有的动能一定越大 【分析】物体由于运动而具有的能量叫作动 能.但运动物体中可能不仅仅只具有动能，如空中飞 翔的小鸟除具有动能外，还具有重力势能、生物质 能等，故A项错误，B项正确.物体动能大小由物体 的质量和运动速度两个因素共同决定，不能单一地 说“质量越大，动能越大”或“运动速度越大，动能越 大”，故C,D两项均错误 变式训练平直的公路上一辆洒水车边洒水 边匀速行驶，洒水车的动能将 能(3)—机械能 【分析】物体动能的影响因素包括物体的质 量和速度.因酒水车的速度不变，但它在酒水的过程 中质量在不断减小，故它的动能在减小. 二、势能 1.重力势能 (1)定义：物体由于被举高而具有的能量叫作 重力势能.如挂在树上的苹果、飞行的飞机等都具有 重力势能， (2)影响物体重力势能大小的因素 ①将同一个金属小球（目的是控制质量相同） 从不同的高度自由释放，高度越大，金属小球所撞 出的沙坑越深、越大.说明物体的质量相同时，被举 得越高，物体具有的重力势能越大； ②将质量不同的金属小球从相同的高度自由释 放（目的是控制被举高的高度相同时），质量越大，金 属小球所撞出的沙坑越深、越大.说明物体被举高的 高度相同时，质量越大，具有的重力势能越大； ③本实验探究也运用了控制变量法（控制物体 的质量或物体被举高的高度不变)和转换法（根据 被砸沙坑的深度和大小来判断物体具有的重力势 能的大小). 2.弹性势能 (1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能 量叫作弹性势能.如拉弯的弓、变形的网球拍、被拉 长的弹簧等物体都具有弹性势能. (2)影响弹性势能大小的因素：弹性势能的大 小与物体形变的大小有关.物体的弹性形变越大，它 具有的弹性势能也越大. 三、动能和重力势能的相互转化 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生 在重力作用下的运动过程中.如向上抛出去的小球， 在上升和下降的过程中，它的动能和重力势能的变 化情况为：小球在上升过程中，它的运动速度逐渐 减小，动能逐渐减小，它的高度在不断塔加，重力势 能在不断增大，小球减小的动能转化为自身的重力 势能储存起来；反之，当小球下落时，它将储存的重 力势能逐渐转化为动能. 拓展：①动能转化为重力势能的标志是速度减小， 所处的高度增加；②重力势能转化为动能的标志是 所处的高度减小，速度增大 四、动能和弹性势能的相互转化 动能和弹性势能之间可以相互转化，如被压缩 的弹簧把物体弹开，弹簧的弹性势能转化为物体的 (© 九年级 动能；水平运动的物体碰撞弹簧时，可将弹簧压缩， 物体的动能转化为弹簧的弹性势能. 拓展：①动能转化为弹性势能的标志是速度减小， 形变墙大；②弹性势能转化为动能的标志是动能塔 大，形变减小；③动能和弹性势能的相互转化可以 发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间. 五、机械能守恒 动能和势能之和称为机械能.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，机械能的总量不变，即机械 能守恒， 六、动能和势能转化的应用 动能和势能相互转化有着广泛的应用.如撑竿 跳高运动员利用动能转化为自身的重力势能和杆 的弹性势能而越过横杆；水力发电是利用水的势能 转化为水的动能，再转化为叶轮的动能，进而带动 发电机发电的（势能→动能>电能） 例2如图所示是蹦床运动员表演的情景，运 动员从最低点到达最高点的过程中，运动员的动能 和重力势能变化情况分别是 A.动能减小，重力势能塔大 B.动能塔大，重力势能减小 C.动能先增大后减小，重力势能 塔大 D.动能先减小后增大，重力势能 减小 【分析】运动员从最低点开始向上时，先是弹 性势能转化为动能，当蹦床对人的弹力与重力相等 的时候速度最大，动能最大；人离开蹦床后弹力消 失，在上升到达最高点的过程中，质量不变，高度增 大，重力势能增大，速度减小，动能减小.故整个过程 中，动能先增大后减小，重力势能增大 例3物体在平衡力的作用下，下列说法正确 的是 () A.物体的机械能一定不变 B.物体的机械能一定增加 C.物体的机械能一定减少 D.以上说法都不对 【分析】物体在平衡力的作用下，保持静止状 态或匀速直线运动状态，如果保持静止状态，机械能 不变.如果保持匀速直线运动状态，就有多种情况， 当物体在水平面上做匀速直线运动时，物体的高度 和速度都不变，那么它的动能和势能也不变，所以 机械能不变；当物体向上做匀速直线运动时，虽然 速度不变，动能不变，但物体高度变大，势能增加， 全一册 所以机械能增加；当物体向下做匀速直线运动时， 动能不变，但高度变小，势能减小，所以机械能减小， 巩固练习 A组 1.写出下列物体各具有的能的形式： (1)在地上滚动的足球 (2)立在高山上的一块石头 (3)被拉弯的弓 (4)天空中飞行的小鸟 2.甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙 站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上.甲、乙两人质 量相等，甲上行过程中动能 (填“塔加”“不 变”或“减少”)某时刻他们的位置如图所示，该时刻 甲的重力势能 (填“大于”“等于”或“小 于”，下同)乙的重力势能，甲的机械能 乙 的机械能 1=0.5m/s v2=0.7m/s 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，O点是“不倒翁”的重心.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.请分 析说明由位置1经2到3的摆动过程中机械能是如 何转化的：位置1到位置2： ；位 置2到位置3： 7777777777 777777777 7777777777 1 2 4.在跳水运动中，若运动员以 相同的速度，分别向上方和斜上方 起跳.若不考虑空气阻为.（向斜上方 起跳时)上升到最高点时，运动员的 动能 (填“为零”或“不为 零”)；运动员向上方起跳落水时速 度大小 运动员向斜上方起跳落水时速度 大小（填“>”“<”或“=”） 6 科 5.滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动.如图 是U形滑台和运动员姿势的简化示意图，运动员从滑 台A点下滑，仅依靠滑行，滑到与A点高度相同的B 点时静止，已知运动员质量为m,A点到O点的垂直 高度差为H.请回答下列问题： 站立 全蹲 B C 半蹲 (1)整个过程中，动能最大的位置是 点（填“A”“O”或“B”),A到B点重力对运动员做 功 (填“>”“<”或“=”)mgH (2)若想滑到C点，小科提出只要增加“用力竖 直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在 (填“A”“O”或“B”)点起跳有可能达到该 目的 6.如图所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来， 然后把铁锁拿近到自己的鼻子处，松手后，铁锁向 前摆动又摆回来.有关铁锁在摆动过程中的能量转 化，下列说法正确的是 () A.铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能 始终不变 B.铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能 C.铁锁上升到最高点，重力势能最小 D.铁锁下降到最低点，动能最小 7.跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员 0 最高点 助跑 起跳 落到沙地 A.在助跑阶段，动能保持不变 B.在起跳时，机械能最小 C.在最高点时，动能最大 D.从起跳到最高点的过程中，部分动能转化为 重力势能 8.将普通塑料水管进行改装，能做多个实验.将 塑料水管①侧面开口并标上刻度，再将塑料水管② 在侧面不同高度开两个大小合适的口. 66 学 2 ①滑块 滑块 1 (1)将两根塑料管按图甲连接，选合适的滑块 放入管①，将一钢球从管②的口放入后，静止释放 观察并记录 .取出钢球，将滑块移回原位， 将钢球从另一个口放入，重复实验.该实验可验证动 能大小与 的关系 (2)将两根塑料管按图乙连接，验证“重力势能 大小与质量的关系”请你写出实验步骤 9.在学习势能知识时，小红将一张硬纸片对 折，在开口一边剪两刀，然后，将一根橡皮筋套在开 口边，做成了一个特殊的卡片。 (1)小明将图中的卡片反过来，用手把它压平 在桌面上，使橡皮筋伸长迅速松开手，观察到的现 象是 ,这个现象说明：发生弹性 形变的橡皮筋能对卡片 ,因此它 具有弹性势能。 (2)接下来小红不将卡片压平，迅速松手后观 察实验现象小红这样做的目的是为了研究橡皮筋 的弹性势能与 的关系.小红根据 实验现象可以得出的结论是：在一定限度内， (3)在以下几个利用弹簧的器具中，其中利用 弹簧的弹性势能来工作的是 A.测电笔 B.夹子 C.自动弹簧门 D.摩托车减振弹簧 10.学习了机械能的转化和守恒之后，教师让 学生考察日常生活中有关的能量转化现象，并从中 发现问题.小明说：有资料显示，气象站要每日放飞 (© 九年级 探空气球，气球下吊有测量仪器，气球和仪器一起 匀速上升，它们的机械能增加了，这份增加的机械 能是什么能量转化而来的呢？ (1)接着小军补充说：前几天我买了一个氢气 球，不小心氢气球飞上了天，在氢气球上升的过程 中，机械能塔加了，这份增加的机械能是由什么能 量转化而来的呢？在激烈的讨论下，首先大家排除 了由空气的内能转化而来理由是 (2)那么增加的机械能究竞是什么能量转化而 来的呢？老师做了以下实验，引导学生分析思考： 液体和气体很多时候具有相似的性质，我们不妨先 看看木块在水中上浮的情况. 实验发现，当撤去对木块的压力时，由于 ,木块上浮.木块升高了，机械能增加了，而这 时，会有一部分水下去填补木块原来占据的位置， 此外，当物体最终漂浮后，水面有所下降，所以水的 重力势能（填“塔加”或“减少”）了. (3)假设气球在空气中上升和木块在水中上浮 原理是相同的，你能解释小明和小军提出的问题 吗？请试着分析一下， B组 11.如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片.根 据此图，以下分析正确的是 A.小球在下落时，它的重力势能减小，动能 不变 B.小球在上升时，它的重力势能减小，动能 减小 C.小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能 减小 D.小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能 不变 12.玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活 动如图所示，过山车时而从轨道的最低点D上升 到最高点A,时而从最高点A飞驰而下.过山车在 全一册 运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的 相互转化.下列说法正确的是 () A.A点机械能小于B点机械能 B.D点动能最大，A点势能最大 C.D点动能最大，A点机械能最大 D.A点势能最大，机械能最大 13.篮球从A点投向C点，运动轨迹如图所示， 空气阻力不可忽略且大小恒定，下列说法正确的是 () e A.篮球在最高点B时动能为零 B.整个过程中篮球的机械能守恒 C.篮球在A点的动能大于C点的动能 D.篮球在上升过程中，重力势能转化为动能 14.把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它 沿轨道滚下先后通过轨道上b,c,再通过b,最终恰 好落在d处停下如图.观察小球滚动的全过程，下列 图象中有关能量随小球位置变化的大致趋势正确 的是 小球重力势能 个小球重力势能 bcbd位置 0bcbd位置 B 小球动能 小球动能 位置 位置 科 15.如图甲所示，高为h的光滑斜面上，一物块 从顶端A点由静止自由滑到底端B点，在此过程 中，物块的机械能 (填“守恒”或“不守 恒”)；图乙所示的图象表示该物块的 (填 “动能”或“重力势能”)随高度变化的规律。 4能量小 W W2 高度m 0 h/2 16.如图所示，探究动能大小与质量关系的实 验中，木板固定在水平面上，小球从同一高度由静 止开始释放，撞击木块，通过比较木块在木板上滑 行的距离来比较小球动能的大小实验2中错误之 处是 改正后进行实验2，发现此 时木块会从木板右端滑出.若再次改进实验2，下列 改进方法最合理的是 (填序号) 木块 2m 4】 木块 7777777777 实验1 实验2 ①换用较长的同种木板； ②换一个质量较大的木块； ③降低钢球下摆的高度， ● C组 17.如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大 于B点的高度，让小球从A点由静止开始自由滑 下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）. 则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是哪 条？为什么？ 68 学 18.风洞实验室中可以产生方向水平、速度大 小可调节的风，用来研究处在流动气体中物体的受 力情况.将一个套有木球的细直杆放入风洞实验室， 球受到的重力为G.球在杆上运动时，球与杆之间的 滑动摩擦力跟它们之间的压力成正比，比例系数是 k如图甲所示，将杆沿平行风速的方向固定，调节风 速的大小，使球恰能沿杆匀速运动.再将杆沿竖直方 向固定，如图乙所示，将球从杆的上端由静止释放， 保持球下滑过程中所受风力与杆处于水平方向时 受到的风力大小相同（提示：运动物体所具有的动 能公式为受).则。 (1)在图甲中球受到的滑动摩擦力为 (2)在图甲中风力大小为 (3)球下滑过程中受到的滑动摩擦力为■ 车风 甲 19.光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜 面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止， 如图甲，在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙. 已知AB=3AC,如图乙，回答下列问题： Q B 乙 H Th A B (1)如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明 小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系 及理由 (2)要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为 2h,小球应在甲斜面上多高处静止释放，并说明 理由.会引起温室效应， 30.(1)NaCl和CuCl2(2)设生成9.8g氢氧化 铜沉淀需氢氧化钠溶液的质量为x,生成氯化钠的质 量为x CuCl2+2NaOH--Cu(OH)2+2NaCl 80 98 117 x×10%9.8g 80x×10% 989.8g x=80g 98_9.8g 117 x=11.7g 氯化氢和氢氧化钠反应时消耗的氢氧化钠溶液 的质量为40g,所以m1=40g十80g=120g (3)设氯化氢与氢氧化钠反应生成氯化钠的质量 为y NaOH+HCI--NaCl+H2 O 40 58.5 40×10% 4040×10% 58.5 y M点溶液中的溶质氯化钠的质量为11.7g+ 5.85g=17.55g M点溶液的溶质质量分数=100g+120g一9.8g 17.55g ×100%≈8.3% 答：M点溶液的溶质质量分数为8.3%. 第2章能的转化与能量守恒 第1节功和机械能(1)一功 例1D 例2(1)4.5(2)1.5(3)0.45 巩固练习 A组 1.A2.A3.C4.A5.D6.D7.A 8.13.6 B组 9.C 10.变小120 11.静止24 12.351050 13.(1)运动员(2)等于(3)1.4×10 14.(1)运动状态(2)0(3)60 15.(1)1.5×10iPa(2)在车速为60km/h刹 车时，晴天环境胎压对刹车距离影响较小，雨天环境 胎压对刹车距离影响较大，胎压较低时，会增大刹车 距离(3)1.8×10J 16.(1)一是其沸点高于炽热玻璃的温度；二是密 度比玻璃大.（2)3.75×10-3m2(3)375J 17.(1)1.2×10°J(2)3×10J(4)114次/分 第1节功和机械能(2)—功率 例1A 例2A 例3甲、乙电梯做功相同，W=W乙=2.94× 10J:甲电梯做功快，P=1.96×10W,Pz=9.8× 103W. 巩固练习 A组 1.C2.C3.B4.C5.B6.B7.9 大于 8.4:532:35 9.1002550与拉力方向相反 10.= 11.2.7×10345 12.12030 13.(1)1800N(2)33.3m/s(3)1.8×10J B组 14.B15.(1)回形针(2)刻度尺秒表 （3)m1(4)小 t 16.360 17.15075 18.(1)<(2)P2(t2-t1) C组 19.(1)5×10J(2)1.2×10W 【分析】(1)重物由平放在水平地面上匀速吊起，吊 绳对重物拉力：F=G=mg=1×10kg×10N/kg= 1×10N,重物在拉力的方向上移动的距离为s= 2m十3m=5m,吊绳对重物做的功：W=Fs=1X 10NX5m=5×10J:(2)由v=产得，重物移动 的时间：t=三 ,3m=2.5s,此过程吊绳对重物 v1.2m/8 做的功：W'=Fs'=1X10NX3m=3×10J:吊绳对 重物做功的功率，P=W-3X10J=1.2×10W. t 2.5s 第1节功和机械能(3)一机械能 例1B 变式训练减小 例2C 例3D 巩固练习 A组 1.(1)动能(2)重力势能(3)弹性势能 (4)动能、重力势能 2.不变等于小于 ·9· 3.重力势能转化为动能动能转化为重力势能 4.不为零= 5.(1)0>(2)A,O 6.B7.D 8.(1)滑块移动距离速度大小 (2)将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观 察并记录滑块移动距离：取出钢球，将滑块移回原位， 将另一质量不同的钢球从同一口放入，重复实验， 9.(1)卡片弹起来做功(2)弹性形变程度 物体的弹性形变程度越大，弹性势能越大(3)BCD 10.(1)气球上升过程中，和空气摩擦，内能增加， 所以增加的机械能不是由内能转化而来(2)所受浮 力大于自身重力减少(3)来自下降空气减少的机 械能. B组 11.C12.B13.C14.D 15.守恒重力势能 16.实验2中木块没放到木板最左端① C组 17.c正确，小球从A点由静止滑下，所以小球的 机械能等于A点时的重力势能，整个过程中机械能 守恒因为在最高点时小球仍运动，故其最高点应略 低于起点A,这与c图线相符， 18.(1)kG(2)G(3)k2G【分析】当杆水平 放置时的压力等于重力，摩擦力为：∫水平=G,由于 小球匀速滑动，所以风力大小等于摩擦力，即风力为 kG,当杆竖直放置时，风力大小不变，仍为kG,所以 此时压力为G,根据摩擦力与压力的关系，可知此时 摩擦力为f多立=kXG=G. 19.(1)从释放点到B点静止，减少的机械能等 于在AB水平面上由于摩擦而损失的机械能，因为 AB=3AC,所以在AC上损耗的机械能是AB上的 三分之一，所以乙斜面上时机械能比甲斜面上时的机 技能少三分之-，故上升的高度=子H.(2)小球 在乙斜面上升高度为2h,因为AC段上消耗的机械 能与第一次相同，即消耗号高度的机械能，所以原未 小球在甲斜面上的释放高度是：2h十日=5H, 33 专题拓展弹性材料的机械能转化分析 例1A 例2B 巩固练习 1.A2.D3.A4.D 5.(1)不变先增大后减少(2)B 6.(1)O点左侧(2)动能转化为内能和弹性势 能(3)可能是O点，也可能偏左或是偏右 ·10· 7.C24B 8.(1)减小(2)t1 9.(1)①先变大后变小②6.2③非平衡 (2)质量高度同一弹簧的最大压缩量 10.橡皮筋长为1，小球从初始状态下降至1过程 中，小球受到重力作用，重力势能转化为动能，小球做 加速运动，动能逐渐变大；小球从【继续下降过程中， 受到橡皮筋的拉力作用，但拉力小于重力，所以小球 继续做加速运动，动能继续变大，重力势能转化为动 能和弹性势能，当拉力等于重力时，动能达到最大：继 续下降至21过程中，拉力大于重力，小球做减速运 动，动能逐渐变小，速度逐渐减小，最后变为零，重力 势能和动能转化为弹性势能，最后动能为零. 动能随运动距离变化的大致关系图象如下图， 3 第2节物体的内能(1)—改变内能的方法 例D 巩固练习 A组 1.B2.B3.B4.A5.C6.A7.A 8.A9.D10.C 11.做功热传递等效的 12.①②⑤⑦热传递 13.汽化吸收热传递 14.做功内能热传递等效的 B组 15.B 16.(1)对外做功(2)力的作用是相互的 17.增加压缩瓶内气体做功（或对物体做功）， 内能增加不正确，因为物体在对外做功时，不一定 是自身的内能转化为其他形式的能，例如摩擦生热时 机械能转化为内能，两者内能都增加，合理即可， 18.(1)这是通过热传递途径改变了室内气体的 内能.(2)水的比热容较大，当其循环通过“暖气” 时，能向温度较低的室内放出更多的热量所以用水做 运输能量的介质可以达到更好的加热效果.(3)“暖 气”内的气体压强大于外界大气压强，所以阀门打开 后内部气体能被排出. 第2节物体的内能(2)— 比热容和热量的计算、热值 例1B 例2(1)8.4×105J(2)2.1×10J(3)40%