2.1 功和机械能 第3课时（分层作业）科学新教材浙教版九年级上册

**基本信息** 本同步练通过A、B、C三层设计，以动能和势能为核心，从基础概念辨析到实验探究，构建科学观念与探究实践结合的巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组巩固过关|动能、势能基本概念及转化|以体育中考（掷实心球）、跳水等情境设题，强化科学观念| |B组能力进阶|能量转化综合应用|结合翼装飞行、标枪运动等实例，训练科学思维中的推理论证| |C组思维拔高|实验探究与创新|通过动能影响因素实验改进、重力势能与高度关系探究，培养探究实践能力|

2.1 功和机械能 第3课时 目 录 A组 巩固过关 知识点1：动能和势能 B组 能力进阶 C组 思维拔高 动能和势能知识点1 1．“掷实心球”是体育中考项目之一。如图所示，实心球离开手后从a点运动到最高点b，最后落至c点，不计空气阻力，从能量角度分析，实心球从a到c的过程中（　　） A．重力势能持续增大 B．动能先减小后增大 C．全部动能转化为重力势能 D．机械能总量先增大后减小 【答案】B 【解析】 A.重力势能在上升阶段（a→b）增大，但在下落阶段（b→c）减小，并非持续增大，故A错误； B.上升阶段（a→b）动能减小，下落阶段（b→c）动能增大，故B正确； C.只有上升阶段的部分动能转化为重力势能，下落阶段重力势能又转化为动能，故C错误； D.不计空气阻力时，机械能（动能+重力势能）总量守恒，保持不变，故D错误。 2．2025年，中国运动员在世界游泳锦标赛女子跳水三米板决赛中勇夺金牌。图①是运动员站在跳板上压缩跳板至最低点，随后连续完成②③④动作。其中运动员的动能一直增大的阶段是( ) A．①→②阶段 B．②→③阶段 C．①→③阶段 D．③→④阶段 【答案】D 【解析】 A、①→②阶段：运动员从跳板最低点弹起，跳板的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，速度先增大后减小，动能先增大后减小，故该选项错误。 B、②→③阶段：运动员离开跳板后向上运动，动能转化为重力势能，速度减小，动能减小，故该选项错误。 C、①→③阶段：①→②阶段动能先增大后减小，②→③阶段动能减小，因此整个阶段动能并非一直增大，故该选项错误。 D、③→④阶段：运动员从最高点下落，重力势能转化为动能，速度一直增大，因此动能一直增大，故该选项正确。 3．为了减少车祸及其带来的危害，工信部新发布的新能源汽车国家标准征求意见中提出，车辆启动时，从0-100千米/小时的加速时间不能少于5秒。其原理是避免（ ） A．动能快速增大 B．动能快速减小 C．重力势能快速增大 D．重力势能快速减小 【答案】A 【解析】车启动时速度过快，在质量一定时，具有较大的动能，在发生意外撞击时危害更大。 4．打篮球时，运动员按照图中两种弧线投篮且进球（球的初速度大小和初始高度都相同），若不考虑空气阻力，球进入篮框时的速度（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】 A、不计空气阻力，篮球的机械能守恒。两次投篮时，球的初速度大小和初始高度相同，因此初始的动能和重力势能都相同，即初始机械能相同。到达篮筐时，球的高度相同，重力势能也相同。根据机械能守恒定律，此时的动能也相同，因此速度大小v1和v2相等，故A错误。 B、根据上述分析，两次投篮的初始机械能相同，到达篮筐时的重力势能也相同，因此动能相同，速度大小v1和v2相等，故B错误。 C、由于两次投篮的初始机械能相同，到达篮筐时的重力势能相同，根据机械能守恒定律，动能必然相同，因此球进入篮筐时的速度大小v1=v2，故C正确。 D、在不计空气阻力的理想条件下，机械能严格守恒，两次投篮的末速度大小必然相等，不存在v1>v2的情况，故D错误。 5．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的重力势能逐渐增大 C．木块的动能不断增大 D．整个过程中，木块的机械能不变 【答案】B 【解析】 A、在木块上升的过程中，弹簧逐渐恢复原来形状，即形变程度逐渐减小，因此弹性势能逐渐减小，故A不符合题意； B、由于木块的高度在逐渐增大，则木块的重力势能逐渐增大，故B符合题意； C、木块在上升的过程中，速度先变大后变小，木块的动能先变大后变小，故C不符合题意； D、由于一开始时木块是静止的，最终木块也是静止的，动能为0，而木块的高度增大，重力势能增大，因此木块的机械能变大，故D不符合题意。 6．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．滚摆上升时，重力势能转化为动能 B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大 C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小 D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止 【答案】C 【解析】 A、滚摆上升时，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，故A错误； B、下降时，高度减小，重力势能减小，由于最终会停下来，说明机械能在逐渐减小，故B错误； C、由于机械能在逐渐减小，所以每次到达的最高点的重力势能都小于上次在最高点的重力势能，故C正确； D、在最低点时，速度不为零，由牛顿第一定律可知，若一切外力消失，它将做匀速直线运动，故D错误。 7．如图是探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验图，以下说法中正确的是（ ） A．本实验研究对象是木块B B．本实验运用了转换法和控制变量法 C．小钢球A的质量越大，到达斜面底部的速度越大 D．水平面越光滑木块B移动越远，反映小球A的动能越大 【答案】B 【解析】 A.小球撞击木块，木块移动时克服摩擦做功，即木块移动距离越大，小球动能越大，那么研究对象为小球A，故A错误； B.将小球动能的大小转化为木块移动的距离大小，即使用了转换法。探究动能与质量的关系时，控制速度相等，使用了控制变量法，故B正确； C.小球到达斜面底端时的速度与它在斜面上的高度有关，与质量大小无关，故C错误； D.水平面越光滑，阻力越小，而木块移动的越远，但是小球A的动能不变，故D错误。 8．2024年6月13日，中国著名翼装飞行家张树鹏从海拔13118米起跳，以30.216公里的飞行距离刷新了翼装飞行最长距离世界纪录。他在空中加速斜向下滑行时，他的动能、重力势能变化情况分别是（ ） A．增大减小 B．增大增大 C．减小增大 D．减小减小 【答案】A 【解析】根据题意可知，他在空中加速斜向下滑行时，质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变高度减小，则重力势能减小。 9．在2024年巴黎奥运会上，巴基斯坦选手阿尔沙德·纳迪姆以92.97米的成绩获得男子标枪金牌，并创造奥运纪录。将标枪斜向上抛出后（不计空气阻力），则标枪从被抛出到落地的过程中（　　） A．物体的动能一直增大，重力势能一直减小 B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大 C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 【答案】C 【解析】把物体斜向上抛出时，物体出手的瞬间速度最大，动能最大，物体在上升的过程中，动能逐渐转变为重力势能，而从最高点到落地的过程中，重力势能又逐渐转变为动能，故整个过程中，势能先增大后减小，动能先减小后增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 10．如图所示是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 【答案】C 【解析】根据图片可知，滚摆再次到达最高点时的高度减小了，说明机械能减小了，即整个过程中存在能量的损耗。乙在甲的后面，则机械能损耗更多，即甲的机械能大于乙的机械能；二者高度相同，则重力势能相等；根据“机械能=动能+重力势能”可知，甲的动能大于乙的动能。 11．如图所示，从小球下落，直至弹簧长度压缩至最短的整个过程中(不计空气阻力)，下列叙述中，正确的是(　　) A．小球的机械能先增大再逐渐减小 B．小球的动能先增大再逐渐减小 C．小球在最低点受到弹簧的弹力等于重力 D．小球的速度越来越小 【答案】B 【解析】根据题意可知，小球下落过程中，在接触弹簧前，则小球的动能变大。接触弹簧后，开始时弹力小于重力，则合力向下，故小球向下做加速运动，动能变大；当弹力等于重力时，合力为零，此时小球的速度最大，动能最大；当弹力大于重力后，合力向上，则小球做减速运动，动能减小，由此可知，小球的动能先增大再逐渐减小；当小球接触弹簧后，小球的机械能转化为弹性势能，小球的机械能减小，故整个过程中，小球的机械能先不变后减小；故B正确，而ACD错误。 12．为探究重力势能与质量的关系，某同学选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和实心铝球d，以及平整的橡皮泥进行实验，如图所示。下列关于本实验的说法不正确的是(　　) A．实验时要让球的重心从同一高度自由落下 B．使用a球和b球可以探究重力势能与质量的关系 C．球落在橡皮泥中的凹陷程度可以反映其具有的重力势能的大小 D．利用本实验的器材还可以探究重力势能与高度的关系 【答案】B 【解析】 A.由题可知，题中要探究重力势能与质量的关系，所以要控制两球下落的高度相同，质量不同，故A正确，不符合题意； B.在探究重力势能与质量的关系时，要控制两球下落的高度相同，质量不同，因此在选取器材时应选质量不同的两个小球，同时为了避免球的体积大小对实验的影响，所选取的两个球的体积应相同，而a球和b球体积不同，故B错误，符合题意； C.利用转换法，通过比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反映势能的大小，故C正确，不符合题意； D.本实验器材还可以选择同一个小球（质量一定），分别从不同的高度自由落下，可以探究重力势能与高度的关系，故D正确，不符合题意。 13．为了探究物体质量对动能大小的影响，教材实验(如图甲)让不同质量的小球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，撞击木块并将其推出一段距离。小明改进该实验，设计了图乙装置，将三个质量不同的小球于塑料管的开口处静止释放，经过轨道后与橡胶塞相撞，相连的数显仪器即可显示橡胶塞的形变程度。 （1）图甲实验中将小球放在斜面的相同高度处静止释放的目的是　　； （2）为减小实验误差，你认为应当　　(选填“增加”或“减小”)塑料管水平的长度L，请从功和能的角度说明理由　　。 【答案】（1）控制小球到达水平面的速度相同 （2）减小；小球的动能大部分转化为橡胶塞的弹性势能，数据更明显 【解析】 （1）控制小球到达水平面时的速度相同。小球从斜面相同高度静止释放时，重力势能相同，转化为的动能相同，因此到达水平面的初速度相同，确保只有质量这一变量影响动能大小。 （2）减小塑料管水平长度L，可减少小球在水平运动过程中因克服摩擦做功而损失的动能，使更多的动能转化为橡胶塞的弹性势能，橡胶塞形变程度更显著，测量数据更准确，从而减小实验误差。 14．小科用如图甲所示实验装置来探究重力势能大小与物体所处高度的关系。 （1）实验中，铁球重力势能的大小可以用　　来反映。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1大于l2），则能得出的结论是l1　　(填“<”“=”或“>”)l2。 （3）结合上述结论，水力发电的发电机应安装在图乙水坝的　　(填“A”或“B”)位置较为合理。 【答案】（1）同一弹簧压缩后的长度 （2）> （3）B 【解析】 （1）重力势能的大小无法直接测量，通过转换法观察同一弹簧压缩后的长度来间接反映重力势能的大小。 （2）将同一铁球从不同高度h1和h2，且h1<h2释放，铁球的重力势能转化为弹性势能。高度越高，重力势能越大，压缩弹簧的能量也越大，弹簧压缩后的长度越短，因此被压缩的弹簧长度l1和l2的关系为l1>l2。 （3）由于B位置与上有的高度差越大，根据实验结论，B位置的重力势能更大，转化的动能更大，因此发电机应安装在B位置。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.1 功和机械能 第3课时 目 录 A组 巩固过关 知识点1：动能和势能 B组 能力进阶 C组 思维拔高 动能和势能知识点1 1．“掷实心球”是体育中考项目之一。如图所示，实心球离开手后从a点运动到最高点b，最后落至c点，不计空气阻力，从能量角度分析，实心球从a到c的过程中（　　） A．重力势能持续增大 B．动能先减小后增大 C．全部动能转化为重力势能 D．机械能总量先增大后减小 2．2025年，中国运动员在世界游泳锦标赛女子跳水三米板决赛中勇夺金牌。图①是运动员站在跳板上压缩跳板至最低点，随后连续完成②③④动作。其中运动员的动能一直增大的阶段是( ) A．①→②阶段 B．②→③阶段 C．①→③阶段 D．③→④阶段 3．为了减少车祸及其带来的危害，工信部新发布的新能源汽车国家标准征求意见中提出，车辆启动时，从0-100千米/小时的加速时间不能少于5秒。其原理是避免（ ） A．动能快速增大 B．动能快速减小 C．重力势能快速增大 D．重力势能快速减小 4．打篮球时，运动员按照图中两种弧线投篮且进球（球的初速度大小和初始高度都相同），若不考虑空气阻力，球进入篮框时的速度（ ） A． B． C． D． 5．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的重力势能逐渐增大 C．木块的动能不断增大 D．整个过程中，木块的机械能不变 6．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．滚摆上升时，重力势能转化为动能 B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大 C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小 D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止 7．如图是探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验图，以下说法中正确的是（ ） A．本实验研究对象是木块B B．本实验运用了转换法和控制变量法 C．小钢球A的质量越大，到达斜面底部的速度越大 D．水平面越光滑木块B移动越远，反映小球A的动能越大 8．2024年6月13日，中国著名翼装飞行家张树鹏从海拔13118米起跳，以30.216公里的飞行距离刷新了翼装飞行最长距离世界纪录。他在空中加速斜向下滑行时，他的动能、重力势能变化情况分别是（ ） A．增大减小 B．增大增大 C．减小增大 D．减小减小 9．在2024年巴黎奥运会上，巴基斯坦选手阿尔沙德·纳迪姆以92.97米的成绩获得男子标枪金牌，并创造奥运纪录。将标枪斜向上抛出后（不计空气阻力），则标枪从被抛出到落地的过程中（　　） A．物体的动能一直增大，重力势能一直减小 B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大 C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 10．如图所示是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 11．如图所示，从小球下落，直至弹簧长度压缩至最短的整个过程中(不计空气阻力)，下列叙述中，正确的是(　　) A．小球的机械能先增大再逐渐减小 B．小球的动能先增大再逐渐减小 C．小球在最低点受到弹簧的弹力等于重力 D．小球的速度越来越小 12．为探究重力势能与质量的关系，某同学选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和实心铝球d，以及平整的橡皮泥进行实验，如图所示。下列关于本实验的说法不正确的是(　　) A．实验时要让球的重心从同一高度自由落下 B．使用a球和b球可以探究重力势能与质量的关系 C．球落在橡皮泥中的凹陷程度可以反映其具有的重力势能的大小 D．利用本实验的器材还可以探究重力势能与高度的关系 13．为了探究物体质量对动能大小的影响，教材实验(如图甲)让不同质量的小球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，撞击木块并将其推出一段距离。小明改进该实验，设计了图乙装置，将三个质量不同的小球于塑料管的开口处静止释放，经过轨道后与橡胶塞相撞，相连的数显仪器即可显示橡胶塞的形变程度。 （1）图甲实验中将小球放在斜面的相同高度处静止释放的目的是　　； （2）为减小实验误差，你认为应当　　(选填“增加”或“减小”)塑料管水平的长度L，请从功和能的角度说明理由　　。 14．小科用如图甲所示实验装置来探究重力势能大小与物体所处高度的关系。 （1）实验中，铁球重力势能的大小可以用　　来反映。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1大于l2），则能得出的结论是l1　　(填“<”“=”或“>”)l2。 （3）结合上述结论，水力发电的发电机应安装在图乙水坝的　　(填“A”或“B”)位置较为合理。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $