10.1 机械能 同步练 2026-2027学年北师大版九年级全一册物理

**基本信息** 以“基础巩固-综合应用-实践拓展”分层设计，通过生活情境、实验探究及工程实例，构建机械能概念理解到问题解决的完整路径，适配新授课知识内化需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|机械能概念、动能势能转化及守恒|单选/填空结合荡秋千、游乐场等情境，强化物理观念| |综合层|机械能变化分析、影响因素探究|作图题（机械能图像）、实验题（动能/重力势能探究），培养科学思维与探究能力| |应用层|机械效率、功率计算|联系平陆运河、天鲲号等工程实例，体现科学态度与社会责任|

10.1 机械能 同步预习 一、单选题 1．一小球从一定高度由静止释放，不计小球所受的空气阻力和浮力。小球下落过程中，下列说法正确的是（     ） A．小球处于平衡状态 B．小球的动能转化为重力势能 C．小球所受重力做功的功率逐渐变大 D．小球的机械能不守恒 2．周末，小华和同学一起去游乐场游玩。他们在体验不同游乐项目时，对其中蕴含的能量转化进行了讨论。下列说法正确的是（     ） A．玩旋转木马时，木马在水平面内匀速转动，人的动能转化为重力势能 B．玩跳楼机时，人随座椅匀速下降的过程中，人的重力势能转化为动能 C．坐海盗船时，海盗船从最低点摆向最高点的过程中，人的动能转化为重力势能 D．玩过山车时，过山车从起点向最高点匀速爬升的过程中，人的动能转化为重力势能 3．如图甲所示是小朋友荡秋千的情境。荡秋千的过程可以简化为一个小球摆动的过程，如图乙所示，小球自A点由静止释放，经B点运动到C点返回，B点为摆动过程中的最低点，C点比A点位置低。下列说法正确的是（     ） A．小球由A点运动到C点的过程中，动能减少 B．小球由A点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能 C．小球由A点运动到C点的过程中，机械能守恒 D．小球在A点的机械能小于在C点的机械能 4．2026年4月，我国长征系列运载火箭搭载航天器发射升空。当火箭加速竖直向上升空时，下列关于航天器的说法正确的是（     ） A．动能变大，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大 C．动能和重力势能都变大 D．机械能变小 5．如图所示，桌面上的弹力小球从A被推到B后，又落到地面上的运动轨迹。说法正确的是（     ） A．小球在D点时速度为零 B．小球在C点的速度小于G点速度 C．小球在E点的机械能大于在F点的机械能 D．若将小球表面涂黑，则C、F两点留下的黑色圆斑一样大 6．2026年2月13日，我国首次海上运载火箭一级箭体回收任务圆满成功，标志着中国航天可重复使用技术取得里程碑突破。运载火箭在空中减速降落的过程中（     ） A．重力势能不变 B．动能变大 C．机械能减小 D．所受的合力为0 7．同学们进行跳绳锻炼，向上跳起过程中，动能和重力势能的变化是（     ） A．动能增大，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增大 C．动能、重力势能都增大 D．动能、重力势能都减小 8．某校科技社团开展了以“小航模大梦想”为主题的科普日航模展演活动，一架航模完成了“地面静止→竖直加速起飞→空中悬停→无动力俯冲（不靠动力向下加速俯冲）”一系列动作（不计空气阻力）。下列关于航模能量变化的说法正确的是（     ） A．加速起飞时，动能逐渐减小 B．空中悬停时，重力势能增大 C．匀速飞行时，机械能一定减小 D．无动力俯冲时，重力势能全部转化为动能 9．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 10．如图甲所示，在校园篮球赛上，离手后的篮球依次从点运动到点，图乙为这四个点的能量柱状图，不考虑空气阻力等因素造成的能量损失。下列说法正确的是（     ） A．篮球在点时速度为0 B．篮球在点时重力势能为0 C．、两点一定位于同一水平线上 D．在位置的能量柱状图中，图像“”和“”的高度之和在四个位置中是最大的 二、填空题 11．在射箭比赛中，运动员将弓拉弯，说明力可以________________，释放弓弦将箭射出，弓弦的________能转化为箭的________能。 12．2026年6月2日，在意大利国际青少年杯赛（SIGISMONDI杯）决赛中，中国足球小将2014队（U12年龄段）通过点球大战5-4力克英超埃弗顿梯队，为中国青少年足球赢得国际赛事冠军。足球离脚后，脚对球_________做功（填“没有”或“有”）；球离脚后能继续运动，是因为足球具有__________。足球在上升过程中，重力势能__________（填“变大”或“变小”）； 13．图是某公园内匀速转动的摩天轮。在吊厢从最低点向最高点运动的过程中，吊厢的动能___________，重力势能___________，机械能___________（均填“变大”“变小”或“不变”） 14．小明用如图所示的简易拉力器进行锻炼，绳重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计，则拉力F___________重力G（选填“>”“=”或“<”）。拉着重物匀速上升时，重物的机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 15．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”）。 三、作图题 16．将轻质弹簧竖直固定在水平面上，将一个小球压缩在弹簧上，如图甲所示，A为小球刚释放时的位置，B为小球刚离开弹簧的位置，C为小球运动的最高位置。A、B中某一时刻，小球在竖直方向受到的合力为零。请在图乙中画出小球的机械能E随上升高度Δh变化的大致图像。（不计空气阻力） 四、实验题 17．小明在“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m<M，分别从图中的位置由静止释放（h<H）。 (1)实验中，小明是通过______来比较钢球动能大小的； (2)木块被钢球撞出一段距离后停了下来，若水平面是光滑且足够长的，木块被撞后将做______运动； (3)根据甲、丙两次实验，能不能得出结论：物体的动能大小与质量有关，为什么？_________________________________________； (4)汽车行驶过程中为了保证安全，需要限速，能说明这一原因的是______两次实验。 18．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物A、B、C的质量关系为，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（选填“重物”或“木桩”）的重力势能大小。 (2)比较______（选填“AB”、“BC”或“AC”）两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：当重物质量相同时，高度越高，重力势能越______（选填“大”或“小”）。 (3)结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度，我们______（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论。 (4)如图丙所示，是某一重物从某高度处由静止下落的过程中，下落高度与时间的关系图。在下面的四个选项中，描述重力对该重物做功大小与下落时间关系最接近正确的图线是______。 A． B． C． D． (5)结合本实验和所学知识，分析图丁所示的水坝，水力发电机安装在______（选填“C”或“D”）位置较为合理。 五、计算题 19．在皖北淮宿阜城际铁路某高铁站建设中，为了将一批货物运到施工场地，搬运工人用如图所示的平行于斜面向上的700N的推力将质量为120kg的货物匀速推上高1.5m的车厢，所用的斜面长是3m。求： (1)斜面的机械效率（结果保留到0.1%）； (2)搬运工人推货物的过程中，斜面对货物的摩擦力。 20．如图的“天鲲号”是我国自主设计建造的亚洲最大，最先进的重型自航绞吸船，其智能化水平以及挖掘系统.输送系统的高功率配置均为世界之最。“天鲲号”去某水域执行任务，需要用泥泵将的淤泥输送至高的台田上。泥泵输出功率恒为，完成此任务用时。求： (1)完成此任务泥泵所做的有用功； (2)完成此任务泥泵所做有用功的功率； (3)此次任务中泥泵的机械效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《10.1 机械能 同步预习-2026-2027学年北师大版物理九年级全一册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B C C C B D B C 1．C 【详解】A．平衡状态的条件是物体受平衡力，保持静止或匀速直线运动。本题中小球只受重力，做加速运动，不是平衡状态，故A错误； B．小球下落过程中，高度降低、速度增大，重力势能减小、动能增大，实际是重力势能转化为动能，故B错误； C．重力做功的功率可推导为 重力不变，小球下落速度逐渐变大，因此重力做功的功率逐渐变大，故C正确； D．题目明确不计空气阻力和浮力，只有重力做功，动能和重力势能相互转化，总机械能守恒，故D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．木马在水平面内匀速转动，人的速度、高度都不变，动能和重力势能都不变，不存在能量转化，故A错误； B．人随座椅匀速下降时，速度不变，动能大小不变，重力势能减小，减小的部分并没有转化为动能，故B错误。 C．海盗船从最低点摆向最高点的过程中，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，C正确。 D．过山车匀速爬升时，速度不变，动能大小不变，重力势能增大，是外力做功的其他能量转化为重力势能，不是动能转化为重力势能，故D错误。 故选C。 3．B 【详解】A．小球由A到C的过程，从A到B速度增大、动能增大，从B到C速度减小、动能减小，动能是先增大后减小，并非一直减少，故A错误； B．小球由A到B的过程，质量不变，高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增大，因此是重力势能转化为动能，故B正确； C．C点比A点位置低，C点的重力势能小于A点，且A、C点，速度为0、动能为0，因此C点的机械能小于A点的机械能；说明摆动过程中克服空气阻力做功，机械能减少，机械能不守恒，故C错误； D．摆动过程中机械能不断因克服阻力做功损失，因此A点的机械能大于C点的机械能，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】动能的大小与质量和速度有关，航天器质量不变，加速上升时速度增大，动能变大；航天器高度升高，重力势能变大，机械能等于动能与重力势能之和，两者均变大，所以机械能变大，故C正确，ABD错误。 故选C。 5．C 【详解】 A．D点是小球被推下后运动轨迹的最高点，此时小球仍具有水平方向的速度，总速度不为零，故A错误； B．由小球的运动轨迹可知，小球整个运动过程中，需要克服空气阻力做功，机械能不断转化为内能，因此机械能随运动进程逐渐减小；因此C点机械能大于G点机械能，且C点高度低于G点，因此C点重力势能小于G点；小球的机械能等于动能和重力势能之和， 可得C点动能大于G点动能；小球质量不变，动能越大速度越大，因此C点速度大于G点速度，故B错误； C．小球从E运动到F的过程中，克服空气阻力做功，机械能减小，因此E点的机械能大于F点的机械能，故C正确； D．黑色圆斑的大小反映小球撞击地面时的弹性形变程度，撞击动能越大形变越大。小球在C点的机械能大于F点，撞击地面时动能更大，转化的弹性势能更大，形变更大，因此C点的黑色圆斑更大，故D错误。 故选 C。 6．C 【详解】 A．重力势能的大小与质量和高度有关，火箭降落过程中质量不变，高度减小，因此重力势能减小，故A错误； B．动能的大小与质量和速度有关，火箭减速降落时质量不变，速度减小，因此动能变小，故B错误； C．机械能等于动能与重力势能之和，由A、B可知动能和重力势能均减小，因此机械能减小，故C正确； D．火箭减速降落，运动状态发生改变，说明火箭受到的合力不为0（只有合力为0时物体运动状态不变），故D错误。 故选C。 7．B 【详解】动能大小与物体质量、运动速度有关，重力势能大小与物体质量、高度有关： 人向上跳起的过程中，质量不变，速度逐渐减小，因此动能减小；离地高度逐渐增大，因此重力势能增大。 故选B。 8．D 【详解】A．航模加速起飞时质量不变，速度增大，动能增大，故A错误； B．航模在空中悬停时质量和高度不变，重力势能不变，故B错误； C．航模匀速上升时速度不变，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故C错误； D．不计空气阻力，无动力俯冲时只有重力做功，机械能守恒，减少的重力势能全部转化为动能，故D正确。 故选D。 9．B 【详解】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。 10．C 【详解】不考虑空气阻力等因素造成的能量损失，篮球的机械能守恒。 A．由图乙的能量柱状图可知，篮球在C点动能不为0，所以速度不为0，故A错误； B．由图乙的能量柱状图可知，篮球在A点重力势能不为0，故B错误； C．由图乙的能量柱状图可知，B、D两点重力势能相等，所以B、D两点位于同一水平线，故C正确； D．根据机械能守恒可知，各点的动能与重力势能之和保持不变，即“□+■”高度之和相等，故D错误。 故选C。 11． 改变物体的形状 弹性势 动 【详解】力的作用效果有两种，一是改变物体的运动状态，二是改变物体的形状。弓被拉弯时形状发生改变，说明力可以改变物体的形状。 拉弯的弓弦发生了弹性形变，具有弹性势能；释放弓弦后，弓弦的弹性势能减小，将箭射出，箭具有动能，此过程中弓弦的弹性势能转化为箭的动能。 12． 没有 惯性 变大 【详解】足球离脚后，脚不再对球施加力，不满足做功的条件，因此脚对球没有做功； 球离脚后，由于具有惯性，会保持原来的运动状态继续运动； 足球上升过程中，质量不变，高度增大，因此重力势能变大。 13． 不变 变大 变大 【详解】动能的大小由质量和速度决定：吊厢匀速运动，质量不变、速度大小不变，因此动能不变。 重力势能的大小由质量和高度决定：吊厢从最低点向最高点运动时，质量不变、高度增加，因此重力势能变大。 机械能等于动能与重力势能的总和：动能不变，重力势能变大，因此机械能变大。 14． 增大 【详解】[1]同一根绳子上的力相等，定滑轮不改变力的大小，所以拉力等于重力。 [2]重物匀速上升时，质量不变、速度不变，所以动能不变；重物高度升高，质量不变，所以重力势能增大；机械能动能重力势能，因此重物的机械能增大。 15． 重力势 不变 大于 【详解】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。 16． 【详解】从A到B的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的机械能，小球的机械能逐渐增大。因为弹簧的弹性势能随着形变量的减小而减小，转化给小球的机械能就越来越多。当小球到达B点刚离开弹簧后，不再受到弹簧弹力，只有重力做功，小球的动能和重力势能相互转化，但机械能总量保持不变。如图所示： 17．(1)木块移动的距离 (2)匀速直线 (3)不能，没有控制钢球到达水平面时的速度相同 (4)甲、乙 【详解】（1）在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，钢球的动能大小无法直接测量，它是通过碰撞木块并推动木块移动一段距离，利用转换法，通过比较木块被撞击后移动的距离来判断钢球动能大小的； （2）若水平面是光滑的，则木块在水平方向上不受阻力的作用，根据牛顿第一定律可知，木块被撞击获得一定的速度后，将保持这个速度做匀速直线运动； （3）不能，探究动能大小与质量的关系时，应控制钢球到达水平面的初速度相同，即控制钢球从斜面的同一高度由静止释放，而甲、丙两次实验中，钢球释放的高度分别为和（其中），没有控制钢球释放的高度相同，即没有控制钢球到达水平面时的初速度相同，因此不能得出结论； （4）汽车限速是为了限制汽车的行驶速度，即探究动能大小与速度的关系，应控制物体的质量相同，改变物体的速度，甲、乙两次实验中，钢球的质量相同，释放的高度不同（即到达水平面时的速度不同），可以说明这一原因，故应选择甲、乙两次实验。 18．(1)重物 (2) AB 大 (3)能 (4)C (5)D 【详解】（1）本实验利用转换法，通过木桩陷入沙坑的深度，间接反映重物的重力势能大小，陷入越深说明重物的重力势能越大。 （2）探究重力势能与下落高度的关系时，根据控制变量法，需要保持重物质量相同，改变下落高度。AB两个重物质量相同，下落高度不同，则应选择AB两个重物。 B重物下落高度更高，将木桩打入沙中的深度更深，说明B重力势能更大，则可得出结论：当重物质量相同时，高度越高，重力势能越大。 （3）已知B、C将木桩打入沙深度相同，说明二者重力势能大小相等；结合图甲可知，B的下落高度大于C，且B的质量小于C，而二者重力势能相等，则能得出重力势能与质量有关的结论。 （4）重力做功公式为，重物重力不变，因此和下落高度成正比。由丙图的关系可知：重物自由下落加速，速度越来越大，相同时间内下落高度越来越大，因此随增长越来越快，随的变化规律和完全一致，对应向上弯曲、斜率逐渐增大的曲线，故选C。 （5）水力发电利用水的重力势能转化为动能，位置越低，上下游的水位落差越大，水的重力势能越大，下落转化得到的动能越多，发电效率更高，因此发电机安装在更低的D位置更合理。 19．(1)85.7% (2)100N 【详解】（1）工人做的总功为 工人做的有用功为 斜面的机械效率为 （2）搬运工人推货物过程中所做的额外功为 斜面对货物的摩擦力为 20．(1) (2) (3) 【详解】（1）淤泥的质量为 重力为 完成此任务泥泵所做的有用功为 （2）根据功率公式，得到完成此任务泥泵所做有用功的功率为 （3）泥泵输出功率 总功为 机械效率为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $