11.4动能和势能（分层作业）物理新教材沪粤版九年级上册

**基本信息** 本同步练通过A、B、C三级分层设计，以动能、势能及转化为核心，从基础巩固到思维拔高，构建"概念理解-实验探究-综合应用"的知识巩固路径，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组巩固过关|动能、势能、机械能及其转化单一知识点|基础选择与实验题，如探究动能大小影响因素，强化物理观念| |B组能力进阶|跨知识点综合应用|情境化综合题，如蹦极、撑竿跳高能量转化分析，培养科学思维| |C组思维拔高|复杂情境与拓展探究|拓展实验与推理题，如反向蹦极、卫星运动分析，提升科学探究能力|

11.4 动能和势能 动能题型1 1.【答案】C 2.【答案】【答案】(1)速度 (2)小球 (3) 质量 错误 没有控制小球的质量相同 (4)不能 势能题型2 3. 【答案】B 4．【答案】B 5．【答案】(1) 小桌陷入沙中的深度 转换法 (2)质量 (3) 相同 不同 (4) 重力势能 动能 机械能及其转化题型3 6．【答案】D 7．【答案】C 8．【答案】D 9．【答案】C 10．【答案】D 11．【答案】A 12．【答案】C 13．【答案】D 14．【答案】B 15．【答案】(1)质量 (2) 木块移动的距离 转换法 (3)物体的速度相同时，质量越大动能越大 (4)超速 (5) 不可行 压缩相同程度的弹簧弹性势能相同，释放后转化得到的铁球总动能相同，最终推动木块移动的距离也相同，无法探究动能大小与质量的关系 16.【答案】(1)木块移动的距离 (2) 1、4、5 超速10% (3)球与地面接触面积的大小 (4)高度越高 (5)弹性势 17．【答案】 B 18.【答案】B 19.【答案】B 20.【答案】(1)弹性形变大小 (2) 不同 不同 (3) (4)没有控制小球飞出桌面时的速度一定 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.4 动能和势能 目 录 A组 巩固过关 知识点1：动能 知识点2：势能 知识点3：机械能及其转化 B组 能力进阶 C组 思维拔高 动能知识点1 1．下列物体中，在运动过程中动能逐渐增大的是（     ） A．正在匀速下落的降落伞 B．从斜面上匀速滑下的物体 C．加速上升的火箭 D．在水平轨道上匀速行驶的列车 【答案】C 【详解】ABD．匀速下落的降落伞、斜面上匀速下滑的物体、匀速行驶的列车，它们的质量和速度均不变，动能不变，故ABD不符合题意； C．加速上升的火箭质量不变，速度增大，动能增大，故C符合题意。 故选C。 2．如图为某学习小组“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______（选填“小球”或“木块”）具有动能的大小； (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______； (4)若斜面下方的水平面光滑，本实验______（选填“能”或“不能”）达到实验目的。 【答案】(1)速度 (2)小球 (3) 质量 错误 没有控制小球的质量相同 (4)不能 【详解】（1）小球从同一高度静止释放，重力势能转化为动能，使达水平面的初速度相等，以此控制速度变量。 （2）实验采用转换法，小球撞击木块，木块移动距离越远，代表小球撞击时具有的动能越大，因此通过木块移动距离判断小球动能大小。 （3）甲、乙高度相同（速度相同），乙小球质量更大，木块移动更远，结论：速度相同时，质量越大，动能越大；探究动能与速度关系需控制质量不变，只改变下滑高度。 （4）若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，被撞击后会保持匀速直线运动，不会停下，无法通过移动距离比较小球动能大小，实验无法完成。 势能知识点2 3．生活中我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的（　　） A．速度 B．重力势能 C．质量 D．弹性势能 【答案】B 【详解】A．物体在高处静止时速度为0，危害不是来自初始速度，故A不符合题意； B．高处的物体离地高度大，物体的重力势能大，下落时转化的动能大，危害性大，故B符合题意； C．物体的质量不会因为在高处而变大，不是主要原因，故C不符合题意； D．弹性势能和物体的弹性形变有关，高空抛物的物体一般不涉及明显的弹性形变，故D不符合题意。 故选B。 4．如图是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是（     ） A．运动员将弓举起的过程对弓做功 B．弓被拉的越弯产生的弹力越小 C．弓被拉得越弯弹性势能越大 D．箭被射出说明弹性势能可以转化为动能 【答案】B 【详解】A．运动员举弓时，对弓施加了力，弓也沿力的方向移动了距离，因此运动员对弓做了功，故A正确； B．弓拉得越弯，弹性形变越大，弹力越大，故B错误； C．在弹性限度内，形变越大，弹性势能越大，弓拉得越弯弹性势能越大，故C正确； D．箭射出时，弓的弹性势能减小，箭的动能增大，是弹性势能转化为动能，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 5．如图所示，小华在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，选用的器材有透明容器、细沙木质小桌，质量不同的两个铁块，让铁块从小桌正上方的某一高度处自由下落将小桌打入沙中。 (1)该实验是通过观察__________来判断重力势能大小的，这种科学探究方法叫__________。 (2)让质量不同的铁块从同一高度自由下落，铁块的质量越大，小桌陷入沙中越深，由此得出重力势能的大小与__________有关。 (3)探究重力势能与高度的关系时，应选择让质量__________的铁块从__________高度自由下落。 (4)进行实验时，铁块从小桌正上方的不同高度，由静止自由落下。下落过程中，铁块的__________转化为__________。 【答案】(1) 小桌陷入沙中的深度 转换法 (2)质量 (3) 相同 不同 (4) 重力势能 动能 【详解】（1）重力势能无法直接观察，实验中通过小桌陷入细沙的深度来间接判断重力势能的大小，这种将不易测量的物理量转换为易观察测量的物理量的研究方法叫做转换法。 （2）实验控制了下落高度相同，只改变铁块质量，质量越大，小桌陷入沙中越深，因此可得出重力势能的大小与质量有关。 （3）探究重力势能与高度的关系时，需要用到控制变量法，保持铁块质量相同，改变下落高度，让铁块从不同高度自由下落。 （4）铁块下落过程中，质量不变，高度降低、速度增大，因此重力势能减小，动能增大，能量转化为重力势能转化为动能。 机械能及其转化知识点3 6．如图所示，装载货物的飞行器在低空水平匀速直线飞行的过程中，下列说法正确的是（　　） A．所载货物的重力势能增大 B．所载货物的机械能减小 C．飞行器的动能增大 D．飞行器的机械能不变 【答案】D 【详解】A．重力势能由质量和高度决定，质量、高度均不变，故飞行器和所载货物的重力势能不变，故A错误； C．动能由质量和速度决定，质量、速度均不变，故飞行器和所载货物的动能不变，故C错误； BD．机械能等于动能与重力势能之和，因此飞行器和所载货物的机械能均不变，故B错误，D正确。 故选D。 7．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后由静止松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（     ） A．动能变小 B．铁锁的机械能守恒 C．动能与重力势能可以相互转化 D．铁锁再次摆回时会打到鼻子 【答案】C 【详解】A．铁锁从鼻子附近由静止松手向前摆去的过程中，高度降低、速度变大，重力势能减小，动能增大，故A错误； B．实际摆动过程中，铁锁需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，机械能总量不断减小，不守恒，故B错误； C．铁锁向下摆动时，重力势能转化为动能；向上摆动时，动能转化为重力势能，说明动能与重力势能可以相互转化，故C正确； D．由于铁锁机械能不断减小，摆回时能到达的最大高度低于初始高度，因此不会打到鼻子，故D错误。 故选C。 8．关于功、能、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越多的机械，做功一定越快 C．功率越大的机械，做功一定越多 D．能够对外做功的物体一定具有能量 【答案】D 【详解】A．机械效率是指有用功与总功的比值，机械省力与否与机械效率高低没有必然联系，故A错误； B．做功快慢是由功率决定的，功率，做功多但时间不确定时，无法确定做功快慢，故B错误； C．功率反映做功快慢，功率大但做功时间不确定时，做功不一定多，故C错误； D．一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量，能够对外做功的物体一定具有能量，故D正确。 故选D。 9．如图是雨滴在空中下落过程的速度与时间的关系图。雨滴在、、三个时刻具有的动能分别是、、，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】动能大小与物体的质量和速度有关，质量不变时，速度越大，动能越大；结合图像可知，、、三个时刻的速度关系，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系为。 故选C。 10．如图，是运动员撑竿跳高过程中拍摄的频闪照片组合图像，图中标出了其运动过程经过的几个位置，下列对此的分析中，正确的是（     ） A．撑竿在A位置时弹性势能最小 B．运动员在B位置时机械能为零 C．运动员在C位置时动能最大 D．运动员在D位置时重力势能最大 【答案】D 【详解】A．撑竿在A位置已经发生明显形变，到D位置时撑竿已经恢复原状，几乎无形变，故撑竿弹性势能在D位置时比在A位置更小，故A错误； B．机械能是动能与势能的总和，运动员在B位置时，上升了一定的高度，也有运动速度，故运动员在该位置有重力势能和动能，因此机械能不为零，故B错误； C．从B到D位置，运动员持续上升，质量不变，但速度不断减小，所以动能也不断减小，因此C位置时，运动员的动能不是最大，故C错误； D．运动员质量不变时，重力势能随高度增加而增大，D位置是四个位置中高度最高的，因此重力势能最大，故D正确。 故选D。 11．如下图1是蹦极运动过程示意图。小明从O点开始下落，OA是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳的拉力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。在蹦极过程中，小明的动能和弹性绳的弹性势能变化情况如图2所示，不计空气阻力。以下说法错误的是（　　） A．图2中曲线b表示小明的动能 B．弹性绳在C点时具有的弹性势能最大 C．小明在C点时具有的动能最小 D．小明在整个运动过程中机械能不守恒 【答案】A 【详解】AC．由题可知，O到B过程，，小明加速，速度增大，动能增大；B到C过程，，小明减速，速度减小，动能减小；C点速度，动能为零。动能先增大后减小至0，对应曲线a，曲线b表示弹性势能，故A错误，符合题意，C正确，不符合题意； B．C点弹性绳形变程度最大，弹性势能最大，故B正确，不符合题意； D．小明下落过程中，除重力外受弹性绳拉力作用，小明的机械能转化为弹性势能，机械能减小，不守恒，故D正确，不符合题意。 故选A。 12．一小球从点被水平抛出，若小球每次与地面碰撞都会损失一部分机械能，不计空气阻力，则小球经过多次弹跳后停在水平地面，部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（     ） A．小球在点的机械能大于在点的机械能 B．小球在点的动能可能等于在点的动能 C．从点到点，小球的动能先减小后增大，机械能不变 D．从点到点，小球的动能和重力势能均先减小后增大 【答案】C 【详解】A．小球从点到点，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，两点机械能相等，故A错误； B．小球与地面碰撞损失机械能，且点在第一次碰撞前，点在第一次碰撞后，点机械能大于点机械能；由图可知，点重力势能小于点重力势能，故小球在点的动能一定大于在点的动能，故B错误； C．从点到点，小球先上升后下降，速度先减小后增大，动能先减小后增大；此过程不计空气阻力，机械能守恒，故C正确； D．从点到点，小球先下落后上升，高度先减小后增大，重力势能先减小后增大；下落过程速度增大，动能增大，碰撞后上升过程速度减小，动能减小，故动能先增大后减小，故D错误。 故选C。 13．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性绳的上端固定在点，拉长后固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经上升到最高位置点最终静止在点。对此过程中的描述正确的是（     ） A．只有在点时，人的动能最小 B．在点时，弹性绳的弹性势能最小 C．人从到的过程中重力势能一直增加，动能一直减少 D．人从到的过程中重力势能一直增加，动能一直增加 【答案】D 【详解】位置从下到上为A→B→C，B是人的静止位置，说明B点弹性绳弹力等于人的重力。 A．动能和速度有关，A点是初始位置（速度为0）、C点是最高点（速度为0），两处动能都为0（最小），并非只有B点动能最小，故A错误； B．弹性势能和弹性形变程度有关，A点弹性绳拉伸最长，形变最大，弹性势能最大，故B错误； C．A到C高度一直升高，重力势能确实一直增加；但动能变化是：A到B段，弹力大于重力，人加速上升，动能增大；B到C段，弹力小于重力，人减速上升，动能减小，因此动能是先增大后减小，不是一直减小，故C错误。 D．A到B高度不断升高，因此重力势能一直增加；A到B段弹力始终大于重力，人一直加速向上，速度不断增大，因此动能一直增加，故D正确。 故选D。 14．如图所示，人造地球卫星在大气层外，绕地球运行，它运行的轨道近似椭圆形，它的轨道上有一点离地球最近，叫近地点；有一点离地球最远，叫远地点。当卫星从远地点运行到近地点的过程中，关于卫星，以下说法错误的是（     ） A．重力势能减小 B．在近地点时动能最小 C．机械能不变 D．卫星相对地球是运动的 【答案】B 【详解】A．卫星从远地点到近地点，质量不变，距离地球的高度减小，因此重力势能减小，故A正确； B．卫星从远地点到近地点的过程中，重力势能转化为动能，动能逐渐增大，因此卫星在近地点时动能最大，故B错误； C．卫星在大气层外运行，不受空气阻力，没有机械能损耗，机械能总量守恒，故C正确； D．卫星绕地球运行时，相对地球的位置不断发生变化，因此卫星相对地球是运动的，故D正确； 本题选择描述错误的，故选B。 15．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ (1)由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关； 【进行实验】 (2)他们做了如图所示的三次实验：用铁球模拟汽车，让铁球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将木块撞出一段距离。该实验是通过观察____________的大小，来说明铁球对木块做功的多少，这种探究问题的方法是______；（填“控制变量法”或“转换法”或“归纳法”） 【分析论证】 (3)分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：______________________________； 【实践应用】 (4)用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因； 【改进实验】 (5)研究动能大小与质量的关系，有同学将实验装置改成如图丁所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放（不考虑铁球运动过程中所受的阻力），撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，此实验方案______，（可行/不可行），其原因是____________________________________。 【答案】(1)质量 (2) 木块移动的距离 转换法 (3)物体的速度相同时，质量越大动能越大 (4)超速 (5) 不可行 压缩相同程度的弹簧弹性势能相同，释放后转化得到的铁球总动能相同，最终推动木块移动的距离也相同，无法探究动能大小与质量的关系 【详解】（1）“超载”指汽车的总质量过大，因此从该提示可猜想动能和质量有关。 （2）动能大小无法直接观察，实验通过木块被撞击后移动的距离间接反映铁球动能大小，将不易直接测量的动能大小转换为容易观测的距离，这种方法是转换法。 （3）甲、乙两图中，铁球从同一高度滚下，到达水平面时的速度相同，甲的铁球质量更大，撞击木块移动的距离更远，因此得到速度相同时，物体质量越大动能越大的结论。 （4）甲、丙两图中，铁球质量相同，从不同高度滚下，到达水平面时速度不同，甲的铁球速度更大、动能更大，对应汽车质量一定时，速度越大动能越大，可以解释超速行驶危险性高的原因。 （5）弹簧压缩程度相同，初始弹性势能相同，不考虑阻力时释放后弹性势能全部转化为铁球的动能，因此不同质量的铁球最终获得的总动能相等，撞击同一木块后，木块被推动的距离也会相同，无法对比动能和质量的关系，因此方案不可行。 16．科学探究是初中物理课本内容的重要组成部分，探究的形式是多种多样的。 （一）探究物体的动能大小与质量和速度大小的关系： 某兴趣小组对不同汽车限速问题进行一次模拟探究，所用的实验器材有质量不同的小球、斜面、木块、刻度尺等。实验装置如图甲所示，将小球从斜面上由静止开始释放，小球推动木块向前移动一段距离后停下来。      (1)实验中用________表示小球动能的大小。 (2)该小组同学记录的部分实验数据如下表。 实验序号 1 2 3 4 5 小球质量m/g 10 20 30 10 10 小球释放的高度h/cm 5 5 5 20 45 小球进入水平面时的速度v/m·s-1 1 1 1 2 3 木块移动距离s/cm 10 18 29 38 86 ①分析序号为________（填数字）的三组实验数据，可以得出的探究结论是：小球质量一定时，速度越大，动能越大。 ②分析表中数据可知，汽车“超载10%”与“超速10%”相比，潜在危害较大的是________。 （二）探究物体具有的重力势能是否与高度有关： 所用的器材有篮球、水等。让沾有水的篮球分别从0.7 m、1 m和1.3 m高处释放，由静止自由下落到地面上，观察并记录球与地面接触面积的大小分别为S1、S2和S3，如图乙中的a、b、c所示。 (3)该实验中，小明用________来反映重力势能的大小。 (4)由小明的三次实验可以得到的结论是：质量一定时，________，重力势能越大。 (5)从能量角度看，篮球下落并在地面上留下印迹的过程中，篮球经历了重力势能先转化为动能，再转化为________能的过程。 【答案】(1)木块移动的距离 (2) 1、4、5 超速10% (3)球与地面接触面积的大小 (4)高度越高 (5)弹性势 【详解】（1）本实验利用转换法，小球动能越大，推动木块做功越多，木块移动的距离越远，因此用木块移动的距离表示小球动能的大小。 （2）分析表格数据可知：质量相同时，速度变化带来的动能增大幅度远大于速度相同时质量变化带来的动能增大幅度，因此“超速10%”比“超载10%”潜在危害更大。 （3）本实验同样使用转换法，重力势能越大，篮球落地后形变程度越大，与地面的接触面积越大，因此用篮球与地面接触面积的大小反映重力势能的大小。 （4）实验中篮球质量相同，下落高度越高，接触面积越大，说明重力势能越大，因此结论为：质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （5）篮球下落过程重力势能转化为动能，接触地面后篮球发生弹性形变，动能转化为篮球的弹性势能。 17．跳台滑雪运动中，运动员由A点静止出发，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了B、C、D各个不同的位置，如图所示。不考虑摩擦和空气阻力，关于运动员在这个过程中各阶段的机械能及转化情况说法不正确的是（     ） A．在A、B、C、D各点的机械能大小相等 B．在A、C两点的重力势能大小相等 C．BC阶段动能转化为重力势能 D．B点的动能小于D点时的动能 【答案】B 【详解】A．题干说明不考虑摩擦和空气阻力，运动过程中机械能没有损失，机械能守恒，因此A、B、C、D各点的机械能大小相等，故A正确，不符合题意； B．重力势能大小与高度有关，运动员质量不变，由图可知A点高度大于C点高度，因此A点重力势能大于C点重力势能，二者重力势能大小不相等，故B错误，符合题意； C．BC阶段运动员从B运动到C，高度升高、速度减小，动能减小、重力势能增大，是动能转化为重力势能，故C正确，不符合题意； D．不考虑摩擦和空气阻力，机械能守恒。B点高度高于D点，因此B点重力势能大于D点的重力势能，故B点动能小于D点动能，故D正确，不符合题意。 故选B。 18．如图为蹦床运动照片及其简化示意图，点是运动员由最高点开始自由下落的起始位置，点是蹦床不发生形变时的位置，点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等的位置，点是运动员到达的最低位置。若忽略空气阻力，则（　　） A．在点时，运动员受力平衡 B．从点到点的过程中，运动员的重力势能一直减小 C．从点到点的过程中，蹦床的弹性势能一直减小 D．从点到点的过程中，在点处运动员的动能最大 【答案】B 【详解】 A．在O点时，运动员处于最高点，只受到重力作用，所受合力不为零，不是平衡状态，故A错误； B．重力势能的大小与物体的质量和高度有关，从A点到C点的过程中，运动员的质量不变，高度不断降低，因此其重力势能一直减小，故B正确； C．弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关，从A点到C点的过程中，蹦床的形变程度越来越大，因此其弹性势能一直增大，故C错误； D．运动员的动能大小与速度有关，从O点到B点的过程中，运动员的速度一直在增大；在B点时，运动员受到的重力与弹力相等，合力为零，此时速度达到最大，动能最大；从B点到C点的过程中，弹力大于重力，运动员做减速运动，速度减小，动能减小；到达C点时，速度为零，动能为零，因此运动员的动能在B点最大，在C点为零，故D错误。 故选B。 19．如图所示，撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，人助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升；C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升；D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中，人的速度增大，惯性也增大 B．B→C过程中，杆的弹性势能、人的重力势能均增大 C．C→D过程中，人受平衡力的作用 D．若人在D点时所受的力突然全部消失，人将保持静止 【答案】B 【详解】A．惯性大小只和物体质量有关，A→B过程中人的质量不变，惯性大小不变，故A错误； B．弹性势能大小和弹性形变程度有关，B→C阶段杆弯曲程度增大，弹性形变变大，杆的弹性势能增大；人上升时高度增加，质量不变，人的重力势能增大，故B正确； C．物体受平衡力时运动状态保持不变，C→D阶段人上升，运动速度和方向不断变化，运动状态改变，因此不受平衡力，故C错误； D．D点时人处于运动状态，根据牛顿第一定律，若所有力突然消失，人会保持原来的运动状态，做匀速直线运动，不会静止，D错误。 故选B。 20．为了“探究弹性势能与哪些因素有关”；小明在水平桌面上设计了如图甲所示的实验装置进行探究。将弹簧左端固定，用小球（小球与弹簧不连接）将弹簧压缩不同的长度，由静止释放小球，小球离开弹簧后撞击静放在桌面上的木块。分别测量出木块在水平面上滑行的距离s1，分析实验数据得出结论。 (1)实验中探究了弹簧弹性势能大小跟________的关系。实验中，小明又发现在水平桌面上滚动的小球离开桌面后，会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上，如图乙所示。小球离开桌面在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢？他们提出以下三个猜想： 猜想1：与小球离开桌面时的速度有关； 猜想2：与小球离地的高度有关； 猜想3：与小球的质量有关。 (2)为了验证猜想1是否正确，小明进行如下实验：保持小球质量和离地高度不变，将弹簧压缩________的长度，小球离开弹簧后，若小球水平飞行的距离________，则说明猜想1正确；（两格均选填“相同”或“不同”） (3)为了探究猜想2，小明取质量为5g的小球，改变桌子的高度，将弹簧压缩到相同的长度释放小球，测得数据并记录如下表： 离地高度H/cm 5 20 45 80 125 水平飞行距离s/cm 5 10 15 20 25 根据表格数据，在图丙中作出H-s图像，并得到s与H的定量关系式是：________（只需数值关系）； (4)为探究猜想3，保持离地高度不变，小明用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系，已知释放后弹性势能全部转化为小球的动能。你认为小明的方案存在的问题是：________。 【答案】(1)弹性形变大小 (2) 不同 不同 (3) (4)没有控制小球飞出桌面时的速度一定 【详解】（1）由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量，本实验是通过比较木块移动的距离来判断弹簧的弹性势能大小，由实验步骤可知，本实验探究了弹簧弹性势能大小跟弹簧弹性形变大小的关系。 （2）要验证猜想1是否正确，即小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关，需要控制小球质量和离地高度不变，改变小球的速度，实验中弹簧被压缩到不同的长度，小球离开弹簧后，获得的速度不同，若发现小球水平飞行的距离不相同，说明小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关，则猜想1是正确的。 （3）通过表格中数据可知比值 为定值：第一组 ，第二组 ，第三组 ，故水平飞行的距离，故数值上距离 （4）要探究猜想3，即小球在水平方向飞行的距离与小球的质量有关，需要控制小球的速度和离地高度不变，改变小球的质量，实验中用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，弹簧的弹性势能一定，静止释放后小球的动能相同，但由于质量不同，速度也不相同，所以存在的问题是没有控制小球飞出桌面时的速度一定，则不能比较小球水平飞行的距离与质量的关系。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.4 动能和势能 目 录 A组 巩固过关 知识点1：动能 知识点2：势能 知识点3：机械能及其转化 B组 能力进阶 C组 思维拔高 动能知识点1 1．下列物体中，在运动过程中动能逐渐增大的是（     ） A．正在匀速下落的降落伞 B．从斜面上匀速滑下的物体 C．加速上升的火箭 D．在水平轨道上匀速行驶的列车 2．如图为某学习小组“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______（选填“小球”或“木块”）具有动能的大小； (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______； (4)若斜面下方的水平面光滑，本实验______（选填“能”或“不能”）达到实验目的。 势能知识点2 3．生活中我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的（　　） A．速度 B．重力势能 C．质量 D．弹性势能 4．如图是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是（     ） A．运动员将弓举起的过程对弓做功 B．弓被拉的越弯产生的弹力越小 C．弓被拉得越弯弹性势能越大 D．箭被射出说明弹性势能可以转化为动能 5．如图所示，小华在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，选用的器材有透明容器、细沙木质小桌，质量不同的两个铁块，让铁块从小桌正上方的某一高度处自由下落将小桌打入沙中。 (1)该实验是通过观察__________来判断重力势能大小的，这种科学探究方法叫__________。 (2)让质量不同的铁块从同一高度自由下落，铁块的质量越大，小桌陷入沙中越深，由此得出重力势能的大小与__________有关。 (3)探究重力势能与高度的关系时，应选择让质量__________的铁块从__________高度自由下落。 (4)进行实验时，铁块从小桌正上方的不同高度，由静止自由落下。下落过程中，铁块的__________转化为__________。 机械能及其转化知识点3 6．如图所示，装载货物的飞行器在低空水平匀速直线飞行的过程中，下列说法正确的是（　　） A．所载货物的重力势能增大 B．所载货物的机械能减小 C．飞行器的动能增大 D．飞行器的机械能不变 7．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后由静止松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（     ） A．动能变小 B．铁锁的机械能守恒 C．动能与重力势能可以相互转化 D．铁锁再次摆回时会打到鼻子 8．关于功、能、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越多的机械，做功一定越快 C．功率越大的机械，做功一定越多 D．能够对外做功的物体一定具有能量 9．如图是雨滴在空中下落过程的速度与时间的关系图。雨滴在、、三个时刻具有的动能分别是、、，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（     ） A． B． C． D． 10．如图，是运动员撑竿跳高过程中拍摄的频闪照片组合图像，图中标出了其运动过程经过的几个位置，下列对此的分析中，正确的是（     ） A．撑竿在A位置时弹性势能最小 B．运动员在B位置时机械能为零 C．运动员在C位置时动能最大 D．运动员在D位置时重力势能最大 11．如下图1是蹦极运动过程示意图。小明从O点开始下落，OA是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳的拉力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。在蹦极过程中，小明的动能和弹性绳的弹性势能变化情况如图2所示，不计空气阻力。以下说法错误的是（　　） A．图2中曲线b表示小明的动能 B．弹性绳在C点时具有的弹性势能最大 C．小明在C点时具有的动能最小 D．小明在整个运动过程中机械能不守恒 12．一小球从点被水平抛出，若小球每次与地面碰撞都会损失一部分机械能，不计空气阻力，则小球经过多次弹跳后停在水平地面，部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（     ） A．小球在点的机械能大于在点的机械能 B．小球在点的动能可能等于在点的动能 C．从点到点，小球的动能先减小后增大，机械能不变 D．从点到点，小球的动能和重力势能均先减小后增大 13．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性绳的上端固定在点，拉长后固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经上升到最高位置点最终静止在点。对此过程中的描述正确的是（     ） A．只有在点时，人的动能最小 B．在点时，弹性绳的弹性势能最小 C．人从到的过程中重力势能一直增加，动能一直减少 D．人从到的过程中重力势能一直增加，动能一直增加 14．如图所示，人造地球卫星在大气层外，绕地球运行，它运行的轨道近似椭圆形，它的轨道上有一点离地球最近，叫近地点；有一点离地球最远，叫远地点。当卫星从远地点运行到近地点的过程中，关于卫星，以下说法错误的是（     ） A．重力势能减小 B．在近地点时动能最小 C．机械能不变 D．卫星相对地球是运动的 15．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ (1)由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关； 【进行实验】 (2)他们做了如图所示的三次实验：用铁球模拟汽车，让铁球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将木块撞出一段距离。该实验是通过观察____________的大小，来说明铁球对木块做功的多少，这种探究问题的方法是______；（填“控制变量法”或“转换法”或“归纳法”） 【分析论证】 (3)分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：______________________________； 【实践应用】 (4)用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因； 【改进实验】 (5)研究动能大小与质量的关系，有同学将实验装置改成如图丁所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放（不考虑铁球运动过程中所受的阻力），撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，此实验方案______，（可行/不可行），其原因是____________________________________。 16．科学探究是初中物理课本内容的重要组成部分，探究的形式是多种多样的。 （一）探究物体的动能大小与质量和速度大小的关系： 某兴趣小组对不同汽车限速问题进行一次模拟探究，所用的实验器材有质量不同的小球、斜面、木块、刻度尺等。实验装置如图甲所示，将小球从斜面上由静止开始释放，小球推动木块向前移动一段距离后停下来。      (1)实验中用________表示小球动能的大小。 (2)该小组同学记录的部分实验数据如下表。 实验序号 1 2 3 4 5 小球质量m/g 10 20 30 10 10 小球释放的高度h/cm 5 5 5 20 45 小球进入水平面时的速度v/m·s-1 1 1 1 2 3 木块移动距离s/cm 10 18 29 38 86 ①分析序号为________（填数字）的三组实验数据，可以得出的探究结论是：小球质量一定时，速度越大，动能越大。 ②分析表中数据可知，汽车“超载10%”与“超速10%”相比，潜在危害较大的是________。 （二）探究物体具有的重力势能是否与高度有关： 所用的器材有篮球、水等。让沾有水的篮球分别从0.7 m、1 m和1.3 m高处释放，由静止自由下落到地面上，观察并记录球与地面接触面积的大小分别为S1、S2和S3，如图乙中的a、b、c所示。 (3)该实验中，小明用________来反映重力势能的大小。 (4)由小明的三次实验可以得到的结论是：质量一定时，________，重力势能越大。 (5)从能量角度看，篮球下落并在地面上留下印迹的过程中，篮球经历了重力势能先转化为动能，再转化为________能的过程。 17．跳台滑雪运动中，运动员由A点静止出发，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了B、C、D各个不同的位置，如图所示。不考虑摩擦和空气阻力，关于运动员在这个过程中各阶段的机械能及转化情况说法不正确的是（     ） A．在A、B、C、D各点的机械能大小相等 B．在A、C两点的重力势能大小相等 C．BC阶段动能转化为重力势能 D．B点的动能小于D点时的动能 18．如图为蹦床运动照片及其简化示意图，点是运动员由最高点开始自由下落的起始位置，点是蹦床不发生形变时的位置，点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等的位置，点是运动员到达的最低位置。若忽略空气阻力，则（　　） A．在点时，运动员受力平衡 B．从点到点的过程中，运动员的重力势能一直减小 C．从点到点的过程中，蹦床的弹性势能一直减小 D．从点到点的过程中，在点处运动员的动能最大 19．如图所示，撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，人助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升；C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升；D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中，人的速度增大，惯性也增大 B．B→C过程中，杆的弹性势能、人的重力势能均增大 C．C→D过程中，人受平衡力的作用 D．若人在D点时所受的力突然全部消失，人将保持静止 20．为了“探究弹性势能与哪些因素有关”；小明在水平桌面上设计了如图甲所示的实验装置进行探究。将弹簧左端固定，用小球（小球与弹簧不连接）将弹簧压缩不同的长度，由静止释放小球，小球离开弹簧后撞击静放在桌面上的木块。分别测量出木块在水平面上滑行的距离s1，分析实验数据得出结论。 (1)实验中探究了弹簧弹性势能大小跟________的关系。实验中，小明又发现在水平桌面上滚动的小球离开桌面后，会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上，如图乙所示。小球离开桌面在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢？他们提出以下三个猜想： 猜想1：与小球离开桌面时的速度有关； 猜想2：与小球离地的高度有关； 猜想3：与小球的质量有关。 (2)为了验证猜想1是否正确，小明进行如下实验：保持小球质量和离地高度不变，将弹簧压缩________的长度，小球离开弹簧后，若小球水平飞行的距离________，则说明猜想1正确；（两格均选填“相同”或“不同”） (3)为了探究猜想2，小明取质量为5g的小球，改变桌子的高度，将弹簧压缩到相同的长度释放小球，测得数据并记录如下表： 离地高度H/cm 5 20 45 80 125 水平飞行距离s/cm 5 10 15 20 25 根据表格数据，在图丙中作出H-s图像，并得到s与H的定量关系式是：________（只需数值关系）； (4)为探究猜想3，保持离地高度不变，小明用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系，已知释放后弹性势能全部转化为小球的动能。你认为小明的方案存在的问题是：________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $