2.1 功和机械能 第4课时（分层作业）科学新教材浙教版九年级上册

**基本信息** 本同步练习通过A、B、C三层设计，实现动能和势能转化与守恒知识点从基础巩固到综合应用再到思维拓展的递进，适配新授课"基础+提升"教学需求，培养科学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组巩固过关|单一知识点基础应用|以锥体滚动、嫦娥六号着陆等情境，考查动能势能转化判断，强化科学观念| |B组能力进阶|多知识点综合辨析|结合无人机运动、弹簧物块等复杂情境，涉及机械能守恒条件分析，发展推理论证能力| |C组思维拔高|实际问题拓展探究|通过"空中飞人"项目、物体平抛碰撞等，需分析能量转化过程及计算，体现探究实践与创新思维|

2.1 功和机械能 第4课时 目 录 A组 巩固过关 知识点1：动能和势能的转化与守恒 B组 能力进阶 C组 思维拔高 动能和势能的转化与守恒知识点1 1．某同学在科技馆看到如图所示的实验装置，在左低右高的支架上放有一锥体，将锥体从A端静止释放；锥体会自动沿支架滚向较低的B端，不计摩擦和空气阻力，对此过程分析正确的是（ ） A．锥体势能减小 B．锥体动能不变 C．锥体能量不守恒 D．锥体内能增加 2．2024年6月25日，嫦娥六号返回器成功着陆，实现了人类首次月球背面采样返回。其着陆过程的部分轨迹如图所示。已知返回器质量不变，且在大气层外运动时不受空气阻力，下列分析错误的是（　　） A．从A到B，返回器动能变大 B．从B到C，返回器机械能守恒 C．从C到D，返回器重力势能变小 D．返回器的机械能在A点时大于D点 3．小金同学荡秋千时，从A开始由静止出发，直到最高点D后折返，圆弧AD上C点与A点等高。下列讨论中正确的是（ ） A．从A到C，人的重力势能始终不变 B．从A到C，人的动能始终不变 C．从A到D，人的机械能不守恒 D．从A到D，人与秋千组成的系统能量不守恒 4．如图所示，小科在荡秋千，从左侧最高点A静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C（图中未画出），图中B与D等高。则（　　） A．从A点摆到O点，减小的重力势能全部转化为动能 B．C点与B点重合 C．AD之间的高度差等于DC之间的高度差 D．从A-D的过程中，若在P点没坐稳，最可能沿着方向3掉落 5．如图所示，光滑的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度y沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析(不计空气阻力)，错误的是（　　） A．小球滚动过程中机械能守恒 B．小球在A.B两点具有相同的动能 C．小球在C点的机械能比B点的机械能小 D．小球在A点的机械能等于它在C点的重力势能 6．投篮时，篮球从A点经B、C点飞向D点，运动轨迹如图所示，若考虑空气阻力，则与B点动能相等的点可能是（ ） A．A点 B．O点 C．C点 D．D点 7．如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中( ) ①匀速上升时物体A相对于地面是运动的②物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能 ③匀速下降时物体A的重力势能转化为动能④匀速上升阶段，物体A的机械能不变 A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有①②正确 D．只有①②③正确 8．轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上(保持弹簧与水平面平行)，当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是( 　　) A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变 B．从N到M的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大 C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变 D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力 9．缓震鞋垫能够有效减轻跑步或走路过程中的震动，从而增加舒适感.为检验鞋垫的缓震性能，开展如图所示实验，将鸡蛋从一定高度掉落(不计空气阻力)，观察到鸡蛋被弹起，且没有破裂，下列说法正确的是（　　） A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的动能转化为重力势能 B．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的机械能不守恒 C．下落到最低点时，鞋垫的弹性势能最大，鸡蛋的机械能最小 D．从最低点上升到刚好离开鞋垫，鸡蛋的动能一直增大 10．2023年6月4日，“神舟十五号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。若下落过程中不考虑返回舱的质量变化，则返回舱在空中加速下落时(　　) A．重力势能转化为动能，总机械能不变 B．动能转化为重力势能，总机械能不变 C．重力势能和动能都增加，总机械能增加 D．重力势能转化为动能，总机械能减少 11．如图甲所示，筒车是一种以水流为动力来取水的机械，其模型可用图乙简单表示，工作时筒车的转速不变，则下列说法正确的是(　　) A．取水筒内的水，从取水处到倒水处，动能增大 B．取水筒内的水，在倒水处时重力势能最小 C．取水筒内的水，从取水处到倒水处，机械能一直增大 D．取水筒内的水，从取水处到倒水处，机械能一直不变 12．如图为伽利略斜面实验，如果没有摩擦力，无论斜面缓陡，小球从A点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处，小球好像“记住”了其起始高度。如果考虑摩擦力的存在，则下图中小球在斜面上的运动情况合理的是（ ） A． B． C． D． 13．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，请回答： （1）乙在下落过程中，其速度会　　(填“变大”“不变”或“减小”)； （2）在弹性垫将甲弹起的过程中，能量转化情况为　　； （3）为了提高甲弹起的高度，以下方法可行的是____(填字母)。 A．增加乙的体重 B．增加甲的体重 C．增加乙起跳速度 D．降低跳板的高度 14．以下过程忽略空气阻力。如图1物体从A点水平飞出，先碰B点，再至C点，后沿水平面滑到F点。从离开A点到碰B点前的过程，物体的重力垫能　　，动能　　(均填“变小”“变大”或“不变”)，据图2数据，碰撞B点过程损失的机械能为　　J。 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4课时 目 录 A组 巩固过关 知识点1：动能和势能的转化与守恒 B组 能力进阶 C组 思维拔高 动能和势能的转化与守恒知识点1 1．某同学在科技馆看到如图所示的实验装置，在左低右高的支架上放有一锥体，将锥体从A端静止释放；锥体会自动沿支架滚向较低的B端，不计摩擦和空气阻力，对此过程分析正确的是（ ） A．锥体势能减小 B．锥体动能不变 C．锥体能量不守恒 D．锥体内能增加 【答案】A 【解析】 A、由图可知，从A到B，锥体的重心位置变低，可知重力势能减小，故A正确； B、从A到B，由静止到运动，速度变大，可知锥体的动能变大，故B错误； C、不计摩擦和空气阻力，没有机械能损耗，可知锥体的机械能守恒，故C错误； D、没有克服摩擦做功，没有机械能转化为内能，所以锥体的内能不变，故D错误。 2．2024年6月25日，嫦娥六号返回器成功着陆，实现了人类首次月球背面采样返回。其着陆过程的部分轨迹如图所示。已知返回器质量不变，且在大气层外运动时不受空气阻力，下列分析错误的是（　　） A．从A到B，返回器动能变大 B．从B到C，返回器机械能守恒 C．从C到D，返回器重力势能变小 D．返回器的机械能在A点时大于D点 【答案】A 【解析】 A、由图可知，从A到B，返回器的高度变高，可知重力势能增大，动能转化为重力势能，所以动能减小，故A错误，符合题意； B、BC之间返回器在大气层以外，由题中信息可知，这个过程中返回器不受空气阻力，可知机械能守恒，故B正确，不符合题意； C、从C到D，高度变低，重力势能减小，故C正确，不符合题意； D、在AB和CD之间，返回器克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，可知机械能不守恒，所以A点的机械能大于D点的机械能，故D正确，不符合题意。 3．小金同学荡秋千时，从A开始由静止出发，直到最高点D后折返，圆弧AD上C点与A点等高。下列讨论中正确的是 A．从A到C，人的重力势能始终不变 B．从A到C，人的动能始终不变 C．从A到D，人的机械能不守恒 D．从A到D，人与秋千组成的系统能量不守恒 【答案】C 【解析】 A、从A到C，人的高度先降低后升高，重力势能先减小后增大，故该选项错误。 B、从A到C，人的速度先增大后减小，动能先增大后减小，故该选项错误。 C、从A到D，由于空气阻力和摩擦，机械能不断转化为内能，因此人的机械能不守恒，故该选项正确。 D、人与秋千组成的系统，总能量（包括机械能和转化的内能）是守恒的，故该选项错误。 4．如图所示，小科在荡秋千，从左侧最高点A静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C（图中未画出），图中B与D等高。则（　　） A．从A点摆到O点，减小的重力势能全部转化为动能 B．C点与B点重合 C．AD之间的高度差等于DC之间的高度差 D．从A-D的过程中，若在P点没坐稳，最可能沿着方向3掉落 【答案】D 【解析】 A、由图可知，D点高度低于A点，可知荡秋千过程中机械能不守恒，从A到O点，减小的重力势能除了转化为动能以外，还有部分转化为内能，故A错误； B、机械能不守恒，可知C点高度低于D点，即C点比B点位置更低，不能重合，故B错误； C、AD之间运动的距离更远，可知克服摩擦做功更多，损耗的机械能更多，则AD之间的高度差大于DC之间的高度差，故C错误； D、P点不是最高点，此时还有速度，由于惯性，人会继续向前运动，做斜抛运动，最高点速度不为零，即动能不为零，且机械能不守恒，可知最高点重力势能小于A点，将沿图中3方向掉落，故D正确。 5．如图所示，光滑的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度y沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析(不计空气阻力)，错误的是（　　） A．小球滚动过程中机械能守恒 B．小球在A.B两点具有相同的动能 C．小球在C点的机械能比B点的机械能小 D．小球在A点的机械能等于它在C点的重力势能 【答案】C 【解析】 AC、由于弧形轨道是光滑的，不计空气阻力，无能量损失，因此小球的机械能是守恒的，故A正确，C错误； B、由于小球在运动过程中机械能是守恒的，AB两点小球的高度相同，重力势能相同，因此AB两点小球具有相同的动能，故B正确； D、小球在C点处于最高点，速度为0，因此只具有重力势能，则小球在A点的机械能等于它在C点的重力势能，故D正确。 6．投篮时，篮球从A点经B、C点飞向D点，运动轨迹如图所示，若考虑空气阻力，则与B点动能相等的点可能是（ ） A．A点 B．O点 C．C点 D．D点 【答案】D 【解析】 A、A点机械能大于B点，且A点重力势能小于B点，故A点动能大于B点，该选项错误。 B、O点机械能小于B点，且O点重力势能大于B点，故O点动能小于B点，该选项错误。 C、从B点到C点，篮球克服空气阻力做功，机械能减少，B、C两点高度相同，重力势能相同，那么C点的动能小于B点的动能，故C错误。 D、D点机械能是全程最小的，D点重力势能小于B点，故B点动能相等的点可能是D。 7．如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中( ) ①匀速上升时物体A相对于地面是运动的②物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能 ③匀速下降时物体A的重力势能转化为动能④匀速上升阶段，物体A的机械能不变 A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有①②正确 D．只有①②③正确 【答案】C 【解析】①匀速上升时，物体A与地面之间的空间位置发生改变，可知物体A相对于地面是运动的，故①正确；②物体A匀速上升和匀速下降时质量相同，匀速下降时速度更小，可知匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故②正确；③匀速下降时，物体A的质量不变，速度也不变，可知动能不变，重力势能没有转化为动能，故③错误；④匀速上升阶段，物体A的质量不变，速度不变，可知动能不变；高度变高，重力势能增大，可知机械能变大，故④错误。 8．轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上(保持弹簧与水平面平行)，当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是( 　　) A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变 B．从N到M的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大 C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变 D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力 【答案】B 【解析】 A、从N到M的过程中，弹簧的弹性势能与物块的机械能之间发生了转化，所以物块的机械能是改变的，故A错误； B、从N到M的过程中，弹簧的形变程度先变小后变大，所以弹簧的弹性势能先减小后增大，故B正确； C、物块经过O处时，由于运动的方向不变，与接触面相对运动的方向不变，所以受到的摩擦力方向不改变，故C错误； D、物块停在M处时，受到弹簧水平向右的弹力的作用，物块静止，水平方向上受力平衡，所以受水平向左的摩擦力，故D错误。 9．缓震鞋垫能够有效减轻跑步或走路过程中的震动，从而增加舒适感.为检验鞋垫的缓震性能，开展如图所示实验，将鸡蛋从一定高度掉落(不计空气阻力)，观察到鸡蛋被弹起，且没有破裂，下列说法正确的是（　　） A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的动能转化为重力势能 B．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的机械能不守恒 C．下落到最低点时，鞋垫的弹性势能最大，鸡蛋的机械能最小 D．从最低点上升到刚好离开鞋垫，鸡蛋的动能一直增大 【答案】C 【解析】 A、从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋高度变小，重力势能减小，转化为鸡蛋的动能，故A错误； B、不计空气阻力，鸡蛋没有能量损耗，可知机械能守恒，故B错误； C、下落到最低点时，鞋垫的形变量最大，弹性势能最大，鸡蛋和鞋垫的总能量守恒，可知此时鸡蛋的机械能最小，故C正确； D、从最低点上升到刚好离开鞋垫，弹力大于重力时，鸡蛋做加速运动，速度逐渐变大，动能变大；弹力小于重力时，鸡蛋做减速运动，速度逐渐减小，动能减小，故D错误。 10．2023年6月4日，“神舟十五号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。若下落过程中不考虑返回舱的质量变化，则返回舱在空中加速下落时(　　) A．重力势能转化为动能，总机械能不变 B．动能转化为重力势能，总机械能不变 C．重力势能和动能都增加，总机械能增加 D．重力势能转化为动能，总机械能减少 【答案】D 【解析】返回舱空中加速下落时： A、下落过程中存在空气阻力，机械能会因克服阻力做功而减少，并非总机械能不变，故该选项错误。 B、下落时高度降低、速度增大，是重力势能转化为动能，并非动能转化为重力势能，故该选项错误。 C、下落时高度降低，重力势能减小，并非增加，故该选项错误。 D、下落时高度降低（重力势能减小）、速度增大（动能增大），重力势能转化为动能；同时因克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，总机械能减少，故该选项正确。 11．如图甲所示，筒车是一种以水流为动力来取水的机械，其模型可用图乙简单表示，工作时筒车的转速不变，则下列说法正确的是(　　) A．取水筒内的水，从取水处到倒水处，动能增大 B．取水筒内的水，在倒水处时重力势能最小 C．取水筒内的水，从取水处到倒水处，机械能一直增大 D．取水筒内的水，从取水处到倒水处，机械能一直不变 【答案】C 【解析】 选项A：由于转速不变，线速度v是恒定的，根据Ek=mv2，因此水的动能不变。选项A错误。 选项B：从低的取水处到高的倒水处，高度h增加，根据重力势能公式Ep=mgh，因此重力势能增大。在倒水处时，高度最大，重力势能最大，而不是最小。因此选项B是错误的。 选项C、D：机械能是动能和重力势能的总和E=Ek+Ep，从取水处到倒水处，动能Ek不变，重力势能Ep增加，因此机械能E是增加的。因此选项C正确，选项D错误。 12．如图为伽利略斜面实验，如果没有摩擦力，无论斜面缓陡，小球从A点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处，小球好像“记住”了其起始高度。如果考虑摩擦力的存在，则下图中小球在斜面上的运动情况合理的是（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】 选项A：小球从A滚下后上升到略低于A的位置，然后继续滚下和上升，但高度逐渐降低，符合。 选项B：小球从A滚下后上升到与A等高的位置，与实际不符合，没有考虑摩擦力。 选项C：小球从A滚下后上升到与A等高的位置，与实际不符合，没有考虑摩擦力。 选项D：小球从A滚下后上升到高于A的位置，与实际不符合，违反能量守恒。 13．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，请回答： （1）乙在下落过程中，其速度会　　(填“变大”“不变”或“减小”)； （2）在弹性垫将甲弹起的过程中，能量转化情况为　　； （3）为了提高甲弹起的高度，以下方法可行的是____(填字母)。 A．增加乙的体重 B．增加甲的体重 C．增加乙起跳速度 D．降低跳板的高度 【答案】（1）变大 （2）弹性垫的弹性势能转化为甲的动能（机械能） （3）A；C 【解析】 （1）乙在下落过程中，重力方向与运动方向一致，不计空气阻力时，乙做加速运动，因此其速度会变大。 （2）弹性垫将甲弹起时，弹性垫的弹性形变恢复，弹性势能减小，甲的速度增大、高度升高，动能和重力势能增加，因此能量从弹性垫的弹性势能转化为甲的机械能（动能和重力势能）。 （3）A、增加乙的体重，乙的机械能增大，能使弹性垫储存更多弹性势能，从而提高甲弹起的高度，方法可行。B、增加甲的体重，在获得相同能量时，甲弹起的高度会降低，方法不可行。C、增加乙起跳速度，乙的机械能增大，能使弹性垫储存更多弹性势能，从而提高甲弹起的高度，方法可行。D、降低跳板的高度，乙的机械能减小，会使甲弹起的高度降低，方法不可行。 14．以下过程忽略空气阻力。如图1物体从A点水平飞出，先碰B点，再至C点，后沿水平面滑到F点。从离开A点到碰B点前的过程，物体的重力垫能　　，动能　　(均填“变小”“变大”或“不变”)，据图2数据，碰撞B点过程损失的机械能为　　J。 【答案】变小；变大；80 【解析】 AB段：物体从A点水平飞出后，高度逐渐降低，重力势能变小，忽略空气阻力，只有重力做功，重力势能转换成动能，速度变大，动能变大。 BC段：动能转换成重力势能。 在碰B前，机械能；在碰B后，机械能； 则损失的机械能。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $