第12.1节 机械能（高效培优·讲义）物理新教材苏科版九年级上册

本讲义聚焦初中物理“机械能”核心知识点，系统梳理动能、重力势能、弹性势能的概念及影响因素，构建动能与势能相互转化及机械能守恒的知识脉络，以概念解析、实验探究、实例分析为学习支架，帮助学生形成完整的能量观念。 资料设计突出科学探究与科学思维，通过控制变量法探究动能、势能影响因素实验，结合无人机、蹦极等生活实例，培养学生物理观念。分阶练习与避坑指南助力课中教学效果提升，课后学生可通过真题演练查漏补缺，强化知识应用能力。

第12.1节 机械能 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 动能 考点02 势能 考点03 动能和势能的相互转化 03 避坑指南·解题通法 角度01 动能的概念、影响动能的因素 角度02 探究物体的动能大小与哪些因素有关实验 角度03 重力势能的概念及影响因素 角度04 探究物体重力势能的大小与哪些因素有关实验 角度05 弹性势能的概念及影响因素 角度06 探究影响物体弹性势能因素的实验 角度07 辨析物体的机械能是否发生变化 角度08 物体运动过程中各种机械能的变化情况 角度09 人造卫星、天体运动等的能量转化 角度10 常见的机械能守恒及其辨析 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.认识动能、重力势能、弹性势能，知道机械能的组成 2.探究动能大小与物体质量、运动速度的关系 3.探究重力势能大小与物体质量、所处高度的关系 4.识别弹性势能的影响因素，分析动能与势能相互转化实例 1.实验采用控制变量法，分别控制质量或者速度不变进行探究 2.通过物体速度、高度、形变的变化，判断机械能的变化 3.不计摩擦阻力，动能势能相互转化时机械能总量不变 4.生活实例：荡秋千、滚摆，用来理解机械能转化 知识导图 考点01 动能 1、的概念 （1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。 （2）单位：焦耳，符号J。 （3）理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。 2、功与能的关系 （1）功是一个过程量，能量是一个状态量。功是描述一个力对物体作用过程中所取得成效的物理量，它是相对于一个过程而言能量是指一个物体具有能够对外做工的本领。 （2）具有能量的物体不一定在做功，但正在做功的物体一定具有能量。 （3）一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。 3、动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。 （1）一切物体都具有动能（运动是绝对的）。 （2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 4、探究动能的大小与哪些因素有关 （1）提出问题：动能的大小与哪些因素有关？ （2）猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量有关，还可能与物体的运动速度有关 （3）实验方法：控制变量法和转换法 （4）实验器材：斜面、钢球、木块 （5）实验步骤： ①让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近； ②换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 （6）实验现象： ①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远； ②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 （7）得出结论： ①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大； ②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 （8）归纳总结：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大 5、比较动能的大小 （1）物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 （2）物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 【深化点拨】 1．动能的大小的影响因素特别提醒：分析物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物体运动速度两个因素的变化情况，不能只考虑其中的一个方面，特别是忽略物体质量的变化。例如：公路上匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，虽然速度大小没有变化，但是洒水车的动能在减小，这是因为洒水车的质量在不断减小。 2．比较动能大小分为两个方面 （1）比较质量和速度的大小； （2）通过机械能守恒来判断不同状态下的动能大小。 1．如图，农用无人机正在“北斗”系统的导航下精准作业，水平匀速飞行的无人机在喷洒农药的过程中（ ） A．质量不变 B．动能减小 C．机械能不变 D．重力势能不变 【答案】B 【详解】水平匀速飞行的无人机在喷洒农药的过程中，速度不变，质量减小，因此动能减小；高度不变，质量减小，因此重力势能减小；动能和势能的总和叫机械能，所以机械能在减小。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．如图所示的是“研究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，所研究物体的动能是指____________（选填“小球A”或“木块B”）的动能。让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是研究动能的大小与____________（选填“质量”或“速度”）的关系。 【答案】 小球A 速度 【详解】研究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中，研究对象是小球A，是指小球A与木块碰撞时的动能；让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，小球下落到水平面时的速度不同，推动木块做的功不同，木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，目的是研究动能的大小与速度的关系。 3．在“探究物体动能与哪些因素有关”实验中，如图所示，一辆小车放在斜面AB段某处由静止滑下，运动到水平面BC上，推动放在水平面上的木块（未画出）； (1)实验时，让同一个小车从同一个斜面的不同高度由静止开始运动，这是为了使小车刚到达水平面时的________不同，通过小车每次推动木块运动的距离不同，说明________（选填“木块”或“小车”）具有的动能不同。 (2)若要探究动能大小与物体的质量是否有关，可以在________（选填“木块”或“小车”）上加上钩码。 【答案】(1) 速度 小车 (2)小车 【详解】（1）同一个小车下滑到水平面的速度与小车的高度有关，高度越高，下滑到水平面的速度就越大，因此让同一个小车从同一个斜面的不同高度由静止开始运动，目的是使刚木块到达水平面时的速度不同。 本实验的研究对象是小车，通过木块被推动的距离远近，来反映小车具有的动能大小，这是初中物理常用的转换法。 （2）根据控制变量法，探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，只改变物体（小车）的质量，因此要在小车上加钩码来改变小车的总质量，然后比较小车每次推动木块运动的距离。 考点02 势能 1、势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 2、重力势能 （1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 （2）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。 3、探究重力势能的大小与哪些因素有关？ （1）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验设计：让高处的重物下落，将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量；应用转换法，通过小木桩陷入的深度来反映重力势能的大小。 （3）实验过程： ①让同一重物从不同的高度静止落下，撞击相同的两个小木桩，从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些 ②用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩，质量大的重物将小木桩撞入沙中深些 （3）实验结论：物体的重力势能的大小与质量和物体所处的高度有关。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 4、弹性势能 （1）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 （2）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。 5、探究弹性势能的大小与哪些因素有关 （1）实验方法：控制变量法和转换法 （2）实验设计：‌使用两根材料不同的弹簧A和B（‌长度和粗细相同）‌，‌小球、‌木块和长刻度尺。‌将弹簧按照不同的压缩长度安装好，‌确保弹簧被压缩的长度在弹性限度内。‌将小球置于弹簧的右端，‌放手后观察小球弹出的距离，‌以及木块被推动的距离。‌ （3）实验操作‌ 第一次实验中，‌将弹簧压缩到一定的长度ΔL1，‌记录木块被推动的距离S1。‌ 第二次实验中，‌将弹簧压缩到长度ΔL2（‌ΔL2＞ΔL1）‌，‌再次记录木块被推动的距离S2。‌ （4）数据分析：‌比较S1和S2的距离，‌如果S2的距离大于S1，‌说明弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。‌‌ （5）实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 【深化点拨】 1．重力势能的大小影响因素特别提醒：分析物体重力势能大小变化时，要同时考虑物体的质量和物体所处的高度两个方面，不能仅凭单一的质量或高度判断其大小，要综合2个因素进行判断。 2．弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小．当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。。 1．下列物体中，具有弹性势能的是（     ） A．从树上掉下的苹果 B．被拉长的橡皮筋 C．飞在公园上空的鸟 D．悬挂在厨房架子上的餐具 【答案】B 【详解】A．下落的苹果未发生弹性形变，仅具有动能和重力势能，故A不符合题意； B．被拉长的橡皮筋发生弹性形变，具有弹性势能，故B符合题意； C．飞行的鸟未发生弹性形变，仅具有动能和重力势能，故C不符合题意； D．悬挂的餐具未发生弹性形变，仅具有重力势能，故D不符合题意。 故选B。 2．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。据报道：一个50g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡。由此可知，鸡蛋的重力势能与_________有关，下落过程是将重力势能转化为_________。 【答案】 高度 动能 【详解】鸡蛋的质量固定不变，从18楼和25楼抛下时的初始高度不同，最终造成的破坏程度不同，说明鸡蛋的重力势能与高度有关。 鸡蛋下落过程中，质量不变，高度降低、重力势能减小，同时速度不断变大、动能增大，这个过程是将重力势能转化为动能。 3．如图所示，是小明“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验，图中物体质量的关系：，物体被举的高度关系，木桩开始时高度相同。 (1)实验过程中，小明通过观察_________来比较物体重力势能的大小（选填“物体下降速度”或“木桩陷入沙中深度”）；本实验用到两种实验探究方法，分别是控制变量法和_________； (2)分析图中_________（选填“甲”“乙”或“丙”）两次实验可以得到的实验结论是：质量相同时，物体被举的越高，_________越大； (3)物体B在下落过程中，重力势能转化为_________（选填“弹性势能”、“重力势能”或“动能”）。 【答案】(1) 木桩陷入沙中深度 转换法 (2) 甲乙 重力势能 (3)动能 【详解】（1）[1][2]该实验是把物体的重力势能转化成木桩陷入沙中深度来比较各物体重力势能的大小，这种研究问题的方法叫转换法，让两物体的高度一样，是利用控制变量法。 （2）[1][2]探究重力势能大小跟高度的关系时，应控制质量相同，高度不同，故选择甲、乙两次实验对比。B的高度大于A，B陷入深度更大，表明质量相同时，物体被举的越高，重力势能越大。 （3）物体B下落过程中，质量不变，速度变大，则动能变大，高度降低，则重力势能减小，所以物体B在下落过程中，重力势能转化为动能。 考点03 动能和势能的相互转化 1、机械能：动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。 2、动能和重力势能之间可以相互转化：动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。 3、动能和弹性势能之间也可以相互转化：它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能，拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。 4、机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 （1）做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。 （2）能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。 5、各种形式的能量都可以相互转化：如电能可以转化为光能和内能；太阳能可以转化为电能等，动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种形式，能量转化过程中一种能量减少，另一种能量增加。 6、水能的利用 （1）我们的祖先利用水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉。 （2）修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机。将发电机装在水轮机的上面，并把它们的轴连接在一起，由水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 7、风能的利用 （1）我们的祖先利用风力鼓起帆来推动船航行。 （2）风吹动风车，带动发电机发电。在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田联 在一起供电。 【深化点拨】 1．动能和弹性势能之间也可以相互转化特点：通过物体的速度、所处高度、弹性形变程度的变化判定物体动能、重力势能、弹性势能的大小变化，能量总是从逐渐减小的那种向逐渐增加的那种转化。 2．机械能守恒条件：机械能守恒必须是只有动能与势能的转化，只有在不计摩擦、空气阻力时才会守恒，只有在太空中飞行的卫星不受空气阻力，机械能真正守恒。 3．各种形式的能量都可以相互转化特点 （1）分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。 （2）机械能主要通过做功的方式转化为内能。 1．圆满完成神舟十七号载人飞行任务的航天员乘组，于2024年5月1日乘坐任务飞机平安抵达北京。载人飞船实现了中国人的“飞天梦”。载人飞船返回舱在减速下降过程中，关于返回舱，下列说法中正确的是（     ） A．动能增大，机械能不变 B．动能不变，机械能减少 C．动能减少，机械能不变 D．动能减少，机械能减少 【答案】D 【详解】返回舱减速下降时质量不变，速度减小，动能减小；高度减小，重力势能减小，动能和势能统称机械能，所以机械能减小。 故选D。 2．中国《民法典》对高空抛物（高空坠物）行为作出了明确规定，旨在保护公众安全并明确归属。如果一个鸡蛋从20m高处自由下落，忽略空气对鸡蛋的阻力，下落过程中鸡蛋的_______能转化为_______能，我们应宣扬每位社会公民养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。 【答案】 重力势 动 【详解】鸡蛋下落过程中，忽略空气阻力，其质量不变，高度逐渐降低，重力势能减小；速度逐渐增大，动能增大，因此是重力势能转化为动能。 机械能的综合应用及解题步骤 1.动能与势能的“影响因素”辨析：在探究动能和势能大小的实验中，核心是掌握控制变量法和转换法的应用，这是考试中最容易混淆的地方。 （1）动能影响因素：质量（m）和 速度（v）。 实验逻辑： 探究与速度关系：让同一小球从斜面不同高度滚下（控制质量，改变速度）。 探究与质量关系：让不同质量小球从斜面同一高度滚下（控制速度，改变质量）。 避坑点：题目中若出现“高速公路限速”，是因为速度对动能影响更大（Ek∝v2）；若出现“重载卡车限速更低”，是因为质量大动能大。 （2）重力势能影响因素：质量（m）和 高度（h）。 易错点：判断势能大小时，必须同时看质量和高度。一个质量小但位置极高的物体，其势能可能大于质量大但位置低的物体。 2.机械能转化的判断：分析物理过程（如过山车、蹦床、单摆）中能量如何转化，有一个通用的解题技巧。 判断口诀：“谁减小，谁增大；减小的转化为增大的”。 （1）动能 ↔重力势能： 下落过程：高度↓（势能减小），速度↑（动能增大）⇒重力势能转化为动能。 上升过程：高度↑（势能增大），速度↓（动能减小）⇒动能转化为重力势能。 （2）动能↔弹性势能： 弹簧压缩/拉伸过程：速度↓，形变↑⇒动能转化为弹性势能。 弹簧恢复原状过程：形变↓ ，速度↑⇒弹性势能转化为动能。 （3）避坑点：注意题目中的关键词。若提到“匀速”、“光滑”，则意味着动能不变或没有摩擦损耗；若提到“空气阻力”，则机械能会转化为内能，机械能总量减小。 3.机械能守恒的条件：这是选择题中的高频陷阱，不要想当然地认为机械能一定守恒。 （1）守恒条件：只有重力或弹力做功，不计空气阻力和摩擦力。 典型模型：理想单摆、光滑斜面上的滑块、自由落体。 特征：动能和势能之和保持不变。 （2）不守恒情况：存在摩擦力、空气阻力，或有发动机牵引。 典型模型：跳伞运动员匀速下降（动能不变，势能减小⇒机械能减小）、汽车刹车、火箭加速升空（机械能增加）。 角度01 动能的概念、影响动能的因素 1．大兴安岭发生火灾，飞机满载着灭火剂飞临火场上空，投下灭火剂后，飞机仍以原来的高度和速度匀速飞行，则与投下灭火剂之前相比，飞机的（     ） A．动能增加，机械能不变 B．动能减少，机械能减少 C．动能不变，机械能不变 D．动能不变，机械能增加 【答案】B 【详解】飞机投下灭火剂后总质量减小，飞行速度不变，则动能减小；飞机所处高度不变，则重力势能减小；机械能为动能与重力势能之和，因此机械能减小。故选B。 2．如图所示，运动员被撑竿弹起加速上升的过程中，下列说法正确的是（     ） A．运动员受到的弹力是由手臂弹性形变产生的 B．撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能 C．运动员的动能减小 D．撑竿对运动员没有做功 【答案】B 【详解】A．运动员受到的弹力是由撑竿发生弹性形变产生的，故A错误； B．撑竿弹起运动员的过程中，撑竿的弹性形变程度变小，弹性势能减小，运动员加速上升，速度变大、高度变大，动能和重力势能均变大，机械能变大，撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能，故B正确； C．运动员加速上升，质量不变，速度变大，动能变大，故C错误； D．撑竿对运动员有向上的弹力，运动员在弹力方向上通过了距离，撑竿对运动员做了功，故D错误。 故选 B。 3．2026年5月，安顺马拉松在市奥体中心开赛，万名参赛者用脚步丈量“21℃的城市”。当参赛者在上坡路段匀速奔跑时，其动能_____，重力势能_____。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 不变 增大 【详解】参赛者质量不变，匀速奔跑时速度大小不变，故动能不变；上坡过程中高度升高，故重力势能增大。 角度02 探究物体的动能大小与哪些因素有关实验 4．利用如图所示的装置，探究动能大小与哪些因素有关。改变小车在斜面上的高度h，由静止释放，撞击水平面上的木块，观察木块被撞击后移动的距离。下列说法中正确的是（     ） A．此装置是探究动能大小与质量的关系 B．木块被撞击后滑行过程中速度变小，受到水平面的摩擦力逐渐增小 C．实验中，斜面和水平面必须是同种材料 D．木块被撞击后移动的距离越远，小车动能越大 【答案】D 【详解】A. 实验中改变小车在斜面上的高度h，是为了改变小车到达水平面的速度，而小车的质量没有改变，所以此装置是探究动能大小与速度的关系，故A错误； B. 木块被撞击后滑行过程中，速度变小，但木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到的滑动摩擦力不变，故B错误； C. 实验中，斜面和水平面不需要是同种材料，只要保证水平面的粗糙程度相同，方便比较木块滑行距离即可，故C错误； D. 实验中用木块被撞击后移动的距离来反映小车动能的大小（转换法），木块移动的距离越远，说明小车的动能越大，故D正确。 故选D。 5．在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，小平做了题图所示三个实验，质量为m 和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑，与水平面上的小木块相碰。 若想探究物体的动能大小与物体的速度大小是否有关，需要对比________两次实验；可得出的结论是：质量相同时，物体速度越快，物体的动能越________。 【答案】 甲、乙 大 【详解】探究动能大小与速度的关系时，根据控制变量法，需要保持小球质量相同，改变小球到达水平面的速度，即让同一质量的小球从斜面不同高度滑下。 图中甲、乙的小球质量均为��，下滑高度不同，满足实验要求，因此选择甲、乙两次实验对比。 实验中速度更大的小球推动木块移动的距离更远，可得出结论：质量相同时，物体速度越快，物体的动能越大。 6．近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。 (1)分析甲、乙两图可知，____________（选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大； (2)比较甲、乙两图可知，在____________一定时，小钢球的____________越大，动能越大。 (3)比较乙丙两图可得：____________； (4)假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项____________。 【答案】(1)乙 (2) 质量 速度 (3)当速度一定时，物体的质量越大，动能越大 (4)不超载、不超速行驶 【详解】（1）分析甲、乙两图可知，实验用小球质量相同，乙图水平面上的纸盒移动的距离较大，说明乙图中小球的动能较大，则乙图中钢球在刚到达水平面时的速度更大。 （2）比较甲、乙两图可知，小球质量相同，，则乙图中小球速度较大，纸盒移动的距离较大，故可得出结论：在质量一定时，小钢球的速度越大，动能越大。 （3）乙丙两图钢球在斜面高度相同，则到达水平面的速度相同，丙图的质量较大，纸盒移动的距离较大，说明丙图钢球的动能较大，可得出结论：当速度一定时，物体的质量越大，动能越大。 （4）在安全行车方面需要注意的是不要超速和超载，无论是超速还是超载，都会使车的动能增大，遇到交通事故时，其破坏程度就很大。 角度03 重力势能的概念及影响因素 7．2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台比赛在北京赛区进行。如图所示，是运动员完成一次动作的示意图。关于运动员完成这次动作，下列说法中正确的是（     ） A．运动员从A点运动到B点的过程中人受到的重力不做功 B．运动员在C点的重力势能小于在E点的重力势能 C．运动员从A点运动到B点的过程中重力势能转化为动能 D．运动员在A点和E点的机械能相等 【答案】C 【详解】A．运动员从A点运动到B点的过程中，在重力方向上通过了距离，由可知重力做功，故A错误； B．运动员在C点的高度大于在E点的高度，质量不变时，C点的重力势能大于在E点的重力势能，故B错误； C．运动员从A点运动到B点的过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故C正确； D．运动员在运动过程中克服摩擦和空气阻力做功，机械能减小，A点的机械能大于E点的机械能，故D错误。 故选C。 8．全红婵凭借着对跳水的热爱、惊人的天赋和不懈的努力，在跳水界掀起了一阵旋风，成为了全球瞩目的焦点。在某次比赛中，全红婵离开跳板后上升的过程中，重力势能___________（选填“变大”“变小”或“不变”），当她上升到最高点时，处于___________状态（选填“平衡”或“非平衡”）。 【答案】 变大 非平衡 【详解】重力势能的影响因素是物体的质量和高度。全红婵离开跳板上升的过程中，她的质量不变，所处的高度不断增大，因此重力势能变大。 当她上升到最高点时，速度瞬间为0，但此时她只受到竖直向下的重力作用，不存在和重力平衡的力，后续会立刻向下加速运动，受力不平衡，因此处于非平衡状态。 角度04 探究物体重力势能的大小与哪些因素有关实验 9．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mA＝mB≠mC，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。下列说法正确的是（　　） A．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则mB＞mC B．比较A、C可知，重力势能与重物被举高度的关系 C．木桩打入沙中的深度可以反映重物速度的大小 D．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法 【答案】D 【详解】A．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则B、C的重力势能相同，C下落的高度小，因此质量大，所以mB＜mC，故A错误； B．根据控制变量法的思想，A、C的重力不同，下落的高度也不同，因此比较A、C不能得出重力势能与重物被举高的关系，故B错误； C．根据转换法的思想，可以用木桩打入沙中的深度反映重物重力势能的大小，故C错误； D．根据BC可知此实验用到了控制变量法和转换法，故D正确。 故选D。 10．某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计），实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 (1)本实验是通过观察___________来判断重力势能大小的，用到的物理研究方法为___________法； (2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论___________； (3)比较___________两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大； (4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径___________（填“有关”或“无关”）； 【答案】(1) 球陷入沙坑的深度 转换 (2)当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大 (3)A、C (4)无关 【详解】（1）[1][2]本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙坑的深度来反映，铅球陷入沙坑的深度越大，铅球的重力势能越大；用到的物理研究方法为转换法。 （2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 （3）比较A、C两球，它们的质量相同，C球下落高度大，陷入沙深度更大，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。 （4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 角度05 弹性势能的概念及影响因素 11．下列现象中，利用了物体弹性势能的是（　　） A．瀑布从高处落下 B．拉开的橡皮筋能将纸团弹出去 C．汽车在平直公路上行驶 D．篮球从手中下落 【答案】B 【详解】A.瀑布从高处落下，重力势能转化为动能，利用的是重力势能，不是弹性势能，故A不符合题意； B.拉开的橡皮筋，发生了弹性形变，具有弹性势能，将纸团弹出去的过程中弹性势能转化为动能，利用了弹性势能，故B符合题意； C.在平直公路行驶的汽车具有动能，没有发生弹性形变，不是利用弹性势能，故C不符合题意； D.篮球下落过程中重力势能转化为动能，利用的是重力势能，不是弹性势能，故D不符合题意。 故选B。 12．如图所示，拉弯的弓具有__________能，弓拉得越弯，离弦后箭的__________能就越大。射出的箭在空中下落的过程中，重力势能主要转化为__________能。 【答案】 弹性势 动 动 【详解】因拉弯的弓发生弹性形变，故具有弹性势能； 由弹性势能的影响因素可知，弹性形变程度越大，弹性势能越大；弓离弦时弹性势能转化为箭的动能，故弓拉得越弯，离弦后箭的动能越大； 箭在空中下落过程中，重力势能减小，动能增大，故重力势能主要转化为动能。 角度06 探究影响物体弹性势能因素的实验 13．小火在学习了1.4节后，猜想制造乒乓球材料的不同，乒乓球的弹性也不同。他用材料不同、其它条件相同的乒乓球设计了以下实验验证方案，其中最合理的是（　　） A．把乒乓球从同一高度静止释放，比较落地后反弹的高度 B．把乒乓球沿不同方向抛向地面，比较落地后反弹的高度 C．把乒乓球从不同高度静止释放，比较落地后反弹的高度 D．用不同的力将乒乓球掷向地面，比较落地启反弹的高度 【答案】A 【详解】A．把不同的乒乓球在同一高度由静止释放，控制了球的初始高度相同，比较落地后反弹的高度，可以判断球的弹性大小，故A符合题意； B．把乒乓球沿不同方向抛向地面，比较落地后反弹的高度，没有控制乒乓球的起始高度、抛出时的角度、力度等，不能判断球的弹性大小，故B不符合题意； C．把乒乓球从不同高度静止释放，比较落地后反弹的高度，其落地的高度不同，具有的重力势能就不同，不能判断球的弹性大小，故C不符合题意； D．用不同的力将乒乓球掷向地面，比较落地后反弹的高度，没有控制乒乓球初始的速度、高度相同，其开始具有的动能、重力势能可能不同，不能判断球的弹性大小，故D不符合题意。 故选A。 14．为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用图示装置进行实验，处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后由静止释放小球，使小球撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于点右侧同一位置； (1)小明每次应将弹簧压缩_______（选填“相同”或“不同”）的长度，再释放小球，通过比较各次实验中纸盒的_______，从而判断弹簧弹性势能的大小； (2)实验中，将小球自处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于处。此过程中小球动能最大的位置在_______（选填“AB之间”“点”或“BC之间”）。 (3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了。你认为小明的观点是_______（选填“正确”或“错误”）的，理由是_______。 【答案】(1) 不同 移动距离 (2)AB之间 (3) 错误 木块克服摩擦做功，机械能转化为其他形式的能 【详解】（1）[1]探究弹性势能与弹性形变大小的关系，需要控制其他变量不变，改变弹簧的弹性形变大小，所以每次应将弹簧压缩不同的长度。 [2]弹性势能的大小无法直接测量，通过比较纸盒滑行的距离来间接判断，滑行距离越远，说明弹簧的弹性势能越大。 （2）小球在AB之间运动时，水平方向受弹簧弹力和摩擦力作用，开始时弹力大于摩擦力，小球加速；随着弹簧伸长，弹力减小，当弹力与摩擦力相等时，小球速度达到最大，此时动能最大，故动能最大位置在AB之间。 （3）[1][2]小明的观点是错误的，因为小球推动木块停下，是因为木块克服摩擦做功，机械能转化为内能，而不是机械能消失了，能量不会凭空消失，只是发生了形式的转化。 角度07 辨析物体的机械能是否发生变化 15．如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点时弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（     ） A．从O点到C点运动员的动能一直在增大 B．从O点到B点运动员的机械能先不变再减小 C．运动员在A点的动能最大 D．运动员在B点的机械能最大 【答案】B 【详解】A．从O到B，合力，合力方向向下，速度增大，动能增大；从B到C，合力，合力方向向上，速度减小，动能减小，故A错误； B．从O到A，忽略空气阻力，只有重力做功，运动员机械能不变；从A到B，弹性绳对运动员有向上的拉力，运动员克服拉力做功，机械能转化为弹性势能，机械能减小，故B正确； C．运动员在B点时，重力，合力为0，速度最大，动能最大，故C错误； D．从A点开始运动员的机械能不断转化为弹性势能，机械能不断减小，在O点到A点的过程机械能都最大，故D错误。 故选B。 16．茂名市第十一届全民健身徒步活动于2025年12月20日在广东省茂名市举行，活动以“山海同行迎省运全民助力‘百千万’”为主题，设置主会场与多个分会场。本次活动使用无人机进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（     ） A．动能增大，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增大 C．动能不变，重力势能减小 D．重力势能减小，机械能不变 【答案】C 【详解】动能大小和物体质量、速度有关，重力势能大小和物体质量、高度有关，机械能为动能与势能的总和。 无人机匀速下降时：质量不变，速度不变，因此动能不变；质量不变，高度不断减小，因此重力势能减小；机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能减小。 故选C。 17．如图为运动员参加撑杆跳比赛的场景，撑杆由于发生弹性形变而具有的能叫做________。若在撑杆由弯变直的过程中把运动员看作在匀速上升，则此过程运动员的机械能________。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】 弹性势能 变大 【详解】物体发生弹性形变时所具有的能量叫做弹性势能，因此发生弹性形变的撑杆具有的能是弹性势能。 因运动员质量不变、速度不变，故动能不变；高度升高，故重力势能变大；机械能为动能与重力势能之和，故机械能变大。 角度08 物体运动过程中各种机械能的变化情况 18．2023中国航空产业大会暨南昌飞行大会将在10月27日-29日举行，国产飞机C919将亮相南昌。如图所示为一架C919客机减速降落的情景。假设飞机飞行时质量不变，则关于此过程下列说法正确的是（     ） A．动能减小，机械能增加 B．重力势能减小，机械能减小 C．动能转化为重力势能 D．机械能守恒 【答案】B 【详解】ABD．飞机减速降落时，质量不变，速度和高度都减小，所以动能和重力势能都减小，因此机械能也减小，机械能不守恒，故AD错误，B正确； C．动能和重力势能均减小，机械能转化为其他形式的能，并非动能转化为重力势能，故C错误。 故选B。 19．如图所示，质量不等的甲、乙两球（）从顶端由静止分别沿固定光滑斜面体的a、b两侧滚到各自底部，则在它们整个运动过程中有（     ） A．甲球的重力所做的功少一些 B．两球在斜面顶端时，乙的重力势能更大 C．斜面支持力对甲球做功大于对乙球做功 D．若它们统一沿b斜面自顶端滑到底部后速度大小相等 【答案】D 【详解】A．重力做功 两球初始高度相同，已知，因此甲的重力更大，重力做功更多，，故A不符合题意； B．重力势能大小和质量、高度有关，两球在顶端高度相同，，所以甲的重力势能更大，故B不符合题意； C．斜面支持力方向垂直于斜面，小球运动方向沿斜面，支持力方向与运动方向垂直，支持力对两球做功均为0，故C不符合题意； D．小球沿光滑斜面下滑，重力势能全部转化为动能，即，解得，速度大小与质量无关，故它们沿b斜面自顶端滑到底部后速度大小相等，故D符合题意。 故选 D。 20．学校运动会上同学们大显身手、佳绩频出。小华抛出的实心球划过完美的曲线，实心球从小华手中飞出后，小华对实心球_____（选填“做功”或“不做功”），实心球运动到最高点时_____（选填“有”或“没有”）动能。小华如脱缰的野马，加速后起跳，成功越过横杆，小华越过横杆后下落时，小华的_____能转化为动能。 【答案】 不做功 有 重力势 【详解】做功的两个必要条件是物体受到力的作用，且物体在力的方向上通过一段距离，实心球飞出后，小华不再对其施加力，因此小华对实心球不做功。 实心球在最高点时，水平方向仍有速度，因此具有动能。 小华下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能。 角度09 人造卫星、天体运动等的能量转化 21．人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。下列说法正确的是（     ） A．人造卫星在运行过程中只具有动能 B．人造卫星在轨道上运行时，机械能不守恒 C．人造卫星从远地点向近地点运行的过程中动能减小 D．人造卫星从近地点向远地点运行的过程中，减少的动能全部转化为重力势能 【答案】D 【详解】A．卫星绕地球运行时既有速度又有高度，同时具有动能和重力势能，故A错误； B．卫星在太空中运行不受阻力，只有动能和重力势能相互转化，机械能守恒，故B错误； C．卫星从远地点向近地点运行，高度降低，重力势能减小，由机械能守恒定律可知动能增大，故C错误； D．卫星从近地点向远地点运行，高度升高，重力势能增大，由机械能守恒定律可知动能减小，减少的动能全部转化为重力势能，故D正确。 故选D。 22．我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化。由近火点向远火点运动时，探测器的重力势能__________；由远火点向近火点运动时，探测器的速度__________。（两空均选填“增大/减小/不变”） 【答案】 增大 增大 【详解】探测器质量不变，从近火点向远火点运动时，相对火星的高度增大，因此重力势能增大；从远火点向近火点运动时，重力势能转化为动能，动能增大，探测器质量不变，因此速度增大。 角度10 常见的机械能守恒及其辨析 23．图甲中过山车从A点出发，自由滑行先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（     ）    A．在D点时一切外力消失，过山车将保持静止状态 B．从B点到E点的过程中，过山车的机械能在B点最大 C．从B点到D点的过程中，过山车的机械能是守恒的 D．从D点到E点的过程中，过山车的重力势能全部转化为动能 【答案】B 【详解】A．D点过山车动能不为零，说明过山车在D点是运动状态；根据牛顿第一定律，若此时一切外力消失，运动的过山车会保持匀速直线运动，不会静止，故A错误； B．过山车自由滑行时没有动力，滑行过程中需要克服摩擦做功，机械能不断转化为内能、逐渐减小；B是B到E过程中最早经过的点，因此B点机械能最大，故B正确； C．从B到D的过程中，摩擦不断消耗机械能，机械能逐渐减小，不守恒，故C错误； D．从D到E的过程中，受摩擦阻力影响，一部分重力势能会转化为内能，并非全部转化为动能，故D错误。 故选 B。 24．图甲是过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点的示意图。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则由B到C的过程中过山车的动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。在这个过程中，过山车的机械能是___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。 【答案】 增大 减小 【详解】观察图乙，对比B点和C点，B点动能较小，C点动能更大，因此过山车从B到C的过程中，动能增大。 机械能等于动能与重力势能之和，对比图乙中B、C两点的动能和重力势能之和，可知C点的机械能小于B点，因此从B到C过程中，过山车的机械能减少。 【例1】（2026·湖北武汉·中考真题）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。 【深化点拨】 （1）考查机械能守恒的条件，只有重力做功时机械能守恒，碰撞过程会损耗机械能，造成总机械能减少。 （2）考查动能、重力势能的相互转化，上升过程动能转化为重力势能，下落过程重力势能转化为动能。 （3）考查动能大小的影响因素，动能和质量、速度有关，分析动能变化需要综合判断速度的变化情况。 （4）考查运动轨迹对应的能量变化分析，区分空中运动阶段和地面碰撞阶段不同的机械能变化规律。 【变式1-1】（2026·甘肃兰州·中考真题）如图是兰州水车博览园的水转筒车，由一个大型的水轮和许多竹筒组成。黄河水冲击水轮转动时，竹筒将水提升到高处后倒入水槽中，水流向低处水池。下列说法错误的是（     ） A．竹筒内的水被提升过程中，水的机械能发生变化 B．竹筒内的水倒入水槽过程中，水的动能转化为重力势能 C．水从高处水槽流向低处水池过程中，水所受的重力做功 D．水转筒车的机械效率低于1 【答案】B 【详解】A．水被提升过程中，质量不变，高度增加，重力势能增加，水随水轮转动的速度基本不变，动能几乎不变，因此机械能发生变化，故A正确； B．水倒入水槽过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，是重力势能转化为动能，故B错误； C．水从高处流向低处，在重力方向上移动距离，由可知重力做功，故C正确； D．筒车工作时需克服摩擦做额外功，由可知机械效率低于1，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 【变式1-2】（2026·四川·中考真题）2026年冬奥会，在单板滑雪男子坡面障碍技巧决赛中，苏翊鸣为中国夺得首枚金牌。图示为运动员的比赛情境，关于他减速上升的过程，下列说法正确的是（     ） A．动能减小 B．动能增大 C．重力势能减小 D．重力势能不变 【答案】A 【详解】运动员减速上升时，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大。 故选A。 【变式1-3】（2026·广东广州·中考真题）某同学用甲球和乙球进行颠球训练。当两球离地高度相同时，两球的重力势能和动能大小比较如图，可知（     ） A．甲球质量更小 B．两球质量相等 C．甲球速度更小 D．两球速度相等 【答案】C 【详解】AB．已知两球离地高度相同，为定值，由图可知甲球重力势能大于乙球重力势能，则甲球质量大于乙球质量，故AB不符合题意； CD．由图可知甲、乙两球动能大小相等，又，动能相等时，质量越大，速度越小，因此甲球速度更小，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 【例2】（2026·广西·中考真题）2025年12月29日，广西首座抽水蓄能电站建成投产。在用电低谷时电站通过________（选填“抽水机”或“发电机”）将水从低处抽至高处储存，在用电高峰时放水发电，将机械能转化为________能。 【答案】 抽水机 电 【详解】用电低谷时电力资源富余，需要将电能转化为水的重力势能储存，此过程依靠抽水机完成，抽水机消耗电能把水从低处抽至高处； 用电高峰时放水发电，水流的机械能推动发电机运转，发电机将机械能转化为电能，实现能量的转化利用。 【深化点拨】 （1）考查能量转化判断，抽水过程消耗电能，转化为水的重力势能；放水发电时，机械能转化为电能。 （2）考查抽水机、发电机的功能区分，抽水机消耗电能，发电机产生电能。 （3）考查重力势能的影响因素，水位越高，水具有的重力势能越大，可储存更多能量。 （4）考查储能电站的工作原理，利用用电低谷和高峰的电能供需差异，实现能量的储存与释放。 【变式2-1】（2026·江西·中考真题）小阳同学练习投掷铅球的情景如图所示。铅球被抛出后，沿抛物线斜向上运动到最高点的过程中，动能转化为_____。若忽略空气阻力，铅球在最高点所受的力的施力物体是_____。 【答案】 重力势能 地球 【详解】铅球沿斜向上运动到最高点的过程中，质量不变，速度减小、则动能减小，高度增加、则重力势能增大，故动能转化为重力势能；若忽略空气阻力，在最高点只受重力作用，重力的施力物体是地球。 【变式2-2】（2026·四川凉山·中考真题）图示中的踏碓是古代的舂米工具，由杵臼演变而来。用柱子架起一根木杠，木杠的一端装一块大石头，用脚连续踩踏木杠的另一端，石头就连续起落，去掉石臼中稻谷的皮。石头下落过程中，重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”），踏碓是______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。 【答案】 变小 费力 【详解】石头下落过程中，质量不变，但高度降低，所以重力势能变小。 观察可知，以木杠与柱子的接触点为支点，脚施加力的力臂小于石头重力的力臂，根据杠杆的分类，动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，所以踏碓属于费力杠杆。 【变式2-3】（2026·广东·中考真题）2026年3月21日，广东省城市篮球联赛开赛。请运用相关物理知识完成下面小题。 （1）比赛现场播放歌曲，歌声是由发声体______产生的，经______传播到现场观众耳中。声音在传播过程中______（选填“音调”或“响度”）会变化； （2）篮球离手后，由于______能继续运动；上升过程中，篮球的重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”）。篮球运动状态变化，是因为受到______的作用。 【答案】（1）振动 空气 响度 （2）惯性 变大 力 【详解】（1）声音的产生原理是物体振动，因此歌声由发声体的振动产生；声音传播需要介质，现场观众听到的歌声是通过空气这种介质传播的；响度与距离发声体的远近有关，传播过程中距离越远响度越小，因此声音在传播过程中响度会变化。 （2）惯性是物体保持原有运动状态不变的性质，篮球离手后，由于惯性会继续运动；上升过程中，篮球的质量不变，高度增加，则重力势能变大；力是改变物体运动状态的原因，篮球运动状态发生变化，是因为受到力的作用。 【例3】（2026·四川凉山·中考真题）如图所示是“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。 (1)实验通过______来反映小球动能的大小； (2)由甲、乙两图可知：当质量相同时，速度越大，物体的动能______； (3)要探究质量对动能大小的影响应选择______两组实验； (4)若水平面光滑，则______（选填“能”或“不能”）完成实验探究； (5)若仅选用甲装置，让同一小球从同一位置静止滑下，在水平面分别铺上棉布和毛巾，可探究 。 A．阻力对物体运动的影响 B．研究同一条直线上二力的合成 C．探究二力平衡的条件 【答案】(1)比较木块滑动距离的大小 (2)越大 (3)甲、丙 (4)不能 (5)A 【详解】（1）动能的大小无法直接观察，动能越大的小球对木块做功越多，木块被推动的距离越远，因此通过比较木块滑动距离的大小反映小球的动能大小。 （2）甲、乙两图小球质量相同，甲图小球从更高位置滚下，到达水平面的速度更大，木块被推得更远，因此得出结论：质量相同时，速度越大，物体的动能越大。 （3）探究质量对动能的影响时，需要控制小球到达水平面的速度相同（即小球从斜面同一高度滚下），只改变小球质量，因此选择甲、丙两组实验。 （4）若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，根据牛顿第一定律，木块会一直做匀速直线运动，无法比较木块移动的距离，因此不能完成实验。 （5）同一小球从同一位置滑下，到达水平面的初速度相同，换用不同粗糙程度的水平面（棉布、毛巾）后，木块受到的阻力不同，通过比较木块移动的距离，就可以探究阻力对物体运动的影响。 故选A。 【深化点拨】 （1）考查转换法的实验思想，本实验将小球动能大小转换为木块被推动移动的距离来判断。 （2）考查控制变量法的应用，探究动能与速度、质量的关系时，分别控制质量、速度保持不变。 （3）考查牛顿第一定律相关推理，水平面光滑时木块不受阻力会持续运动，无法比较动能大小。 （4）考查实验装置的拓展应用，同一套斜面、小球装置，更换水平面材料可探究阻力对物体运动的影响。 【变式3-1】（2026·吉林·中考真题）在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验（空气阻力忽略不计）中： (1)如图所示，将木块M放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，弹簧测力计示数为___________N，此时木块受到的滑动摩擦力的大小___________木块受到拉力的大小。 (2)接着换用材料相同但表面更粗糙的长木板，其他因素保持不变，重复上面实验，测出木块受到的滑动摩擦力为2.6 N。可初步得出结论：当接触面的材料、接触面受到的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越___________。 (3)实验过程中，突然撤去拉力，发现木块还能继续滑行一段距离，是由于它具有___________，在这个过程中，木块的速度变小，则它的动能将___________。 【答案】(1) 2 等于 (2)大 (3) 惯性 变小 【详解】（1）弹簧测力计的分度值为，指针对齐刻度线，因此示数为。 木块做匀速直线运动时，水平方向的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，因此滑动摩擦力大小等于木块受到的拉力大小。 （2）实验中压力不变，接触面变粗糙后，滑动摩擦力从变为，因此可得结论：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （3）物体保持原来运动状态不变的性质是惯性，撤去拉力后木块由于惯性继续滑行。 动能大小与质量和速度有关，木块滑行时质量不变，速度变小，因此动能变小。 【变式3-2】（2026·甘肃武威·中考真题）在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究物体的动能跟哪些因素有关”的两个实验中，都会用到如图甲所示的器材。 (1)两个实验中，“让小车（或小球）每次从同一高度由静止释放”的目的是确保小车（或小球）到达水平面时的_____相同； (2)如图乙所示，在“探究阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上的作用是_____小车在水平面上运动时所受阻力的大小。取掉棉布后小车在木板表面上滑行的更远，由此可以推知，小车所受阻力越小，运动的距离越_____； (3)如图丙所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，木块被撞的远近反映了小球_______的大小。在探究动能大小与质量的关系时，小刚选用了两个质量和体积都不同的小球。小艺认为，最好选用体积相同、质量不同的小球。你认为小艺的说法有没有道理，请说明原因：________________________________________________。 【答案】(1)速度 (2) 改变 远 (3) 动能 有道理，选用体积相同的小球可以避免阻力不同带来的影响，更好地控制变量 【详解】（1）在探究阻力对物体运动影响的实验中，要控制物体的初速度相同。 （2）将棉布铺在木板上可以改变小车在水平面运动时受到的摩擦力。 （3）木块被撞的远近反映了小球动能的大小，使用了转换法；探究动能大小与质量的关系时，要控制小球的速度相同，同时应尽量减小体积不同对实验的干扰。 【变式3-3】（2026·天津·中考真题）避险车道是在公路行车道外侧增设的、供制动失效车辆减速停车的专用车道，如图所示。同学们想知道车辆在避险车道向上滑行的距离与什么因素有关，提出如下两个猜想： 猜想一：汽车滑行距离与上坡初始速度有关 猜想二：汽车滑行距离与汽车的质量有关 为了验证猜想，他们设计了图所示的实验。用小车模拟汽车，让小车从斜槽的某一高度由静止滑下，然后以某一初始速度滑上斜面，测出小车向上滑行的最大距离。下表是他们记录的实验数据： 序号 1 2 3 4 5 小车质量 100 100 100 200 300 释放的高度 20.0 30.0 40.0 20.0 20.0 向上滑行的最大距离 36.0 53.7 71.6 36.0 36.0 (1)实验过程中，小车沿斜面向上滑行时，_____能转化为重力势能； (2)分析1、2、3三组数据，可初步得出猜想一是_____（选填“正确”或“错误”）的；若要验证猜想二，需选用表中_____（填序号）三组数据进行分析； (3)为使制动失效的车辆在避险车道上尽快减速停车，请你对避险车道的设计提出一条建议：_________________________。 【答案】(1)动 (2) 正确 1、4、5 (3)增大避险车道路面的粗糙程度 【详解】（1）小车沿斜面向上滑行时，质量不变，速度减小，动能减小；高度增高，重力势能增大，故动能转化为重力势能。 （2）分析1、2、3三组数据，小车质量不变，释放的高度变大，上坡的初始速度变大，向上滑行的最大距离变大，可得出结论汽车滑行距离与上坡初始速度有关，即验证猜想一是正确的。若要验证猜想二，需控制小车释放的高度不变，改变小车的质量，故选1、4、5组数据。 （3）为使制动失效的车辆在避险车道上尽快减速停车，可以增大避险车道路面的粗糙程度，从而增大摩擦力。 ⚡基础速刷 1．（2026·辽宁·中考真题）2026年5月29日，神舟二十二号载人飞船的返回舱顺利着陆。返回舱在减速落向地面的过程中（     ） A．受到惯性的作用 B．运动状态发生改变 C．所受合力为0 D．机械能增加 【答案】B 【详解】A．惯性是物体固有属性，不是力，不能表述为“受到惯性的作用”，故A不符合题意； B．返回舱减速下落，速度不断减小，运动状态发生改变，故B符合题意； C．物体所受合力为0时处于静止或匀速直线运动状态，返回舱做减速运动，受力不平衡，合力不为0，故C不符合题意； D．动能和势能统称机械能，返回舱质量不变，速度减小，动能减小，高度降低，重力势能减小，因此机械能减小，故D不符合题意。 故选B。 2．曲靖市某商场电梯（自动扶梯）将顾客匀速送向二楼，在上升过程中，顾客的（     ） A．动能增大，重力势能增大 B．动能不变，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能减小，重力势能增大 【答案】B 【详解】动能大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。顾客随自动扶梯匀速上升，质量不变、速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．冬奥会单板滑雪的赛道中运动员在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点B的过程中，他的（     ） A．重力势能增大，动能减小 B．重力势能增大，动能增大 C．重力势能减小，动能减小 D．重力势能减小，动能增大 【答案】D 【详解】运动员在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点B的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增加，动能增加；故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 4．在2024年巴黎奥运会上，我国运动员获得羽毛球混双冠军。比赛中，当运动员用球拍将羽毛球击出的瞬间，拍线的______能转化为羽毛球的动能；打出去的羽毛球继续前进，是因为羽毛球具有______。 【答案】 弹性势 惯性 【详解】当球拍击球的瞬间，发生弹性形变的拍线要恢复原状，自身的弹性势能减小，将这部分能量转化为羽毛球的动能；羽毛球被击出后不再受到球拍的推力，仍能继续向前运动，是因为羽毛球具有保持自身原有运动状态不变的性质，也就是惯性。 5．2026年5月29日20时11分，神舟二十一号航天员乘组搭乘神舟二十二号载人飞船在东风着陆场成功着陆，航天员身体状态良好，任务取得圆满成功。返回舱在进入大气层一段时间后，由于受空气阻力和重力作用会匀速下降，此过程中机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】减小 【详解】返回舱匀速下降，质量和速度均不变，可知动能不变，返回舱高度降低，重力势能减小，由于机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能减小。 6．如图所示，是研究动能的大小跟哪些因素有关的实验，让钢球从斜面上滚下，打到一个木块上，观察木块被推的距离。 (1)让同一钢球从不同的高度滚下时，钢球的位置越高，滚到斜面下端时___________越大，把木块推得越远，说明在钢球质量相同的情况下，钢球的___________越大，动能越大。 (2)让质量不同的钢球从同一高度滚下，滚到斜面下端时速度相同，钢球的质量越大，把木块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的___________越大，动能越___________。 (3)从这个实验可以得出结论：运动物体动能的大小跟___________、___________有关。 【答案】(1) 速度 速度 (2) 质量 大 (3) 质量 速度 【详解】（1）本实验运用了转换法，通过观察木块被撞击后移动的距离来判断钢球动能的大小，木块被撞击后移动的距离越大，说明钢球到达水平面时的动能越大。 让同一钢球从不同的高度滚下时，钢球的位置越高，滚到斜面下端时速度 越大，把木块推得越远，说明在钢球质量相同的情况下，钢球的速度越大，动能越大。 （2）让质量不同的钢球从同一高度滚下，滚到斜面下端时速度相同，钢球的质量越大，把木块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的质量越大，动能越大。 （3）从这个实验可以得出结论运动物体动能的大小跟质量、速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 🚀能力跃升 7．两个长度相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，两个小球以相同的速度v分别进入两个弧形槽，如图所示，运动到槽的末端速度也为v，小球通过凸形槽用的时间为，通过凹形槽用的时间为，则（     ） A． B． C． D．无法比较和的大小 【答案】B 【详解】设槽长为 。小球在凸形槽运动时，动能转化为重力势能，速度减小，平均速度 ；小球在凹形槽运动时，重力势能转化为动能，速度增大，平均速度 。故 。由 得，因为相同且 ，所以 故选B。 8．每逢节假日，磁器口、解放碑等景点就会吸引大量的游客，下列说法正确的是（     ） A．磁器口切“桃片”的刀刃做得很薄，是为了减小压强 B．解放碑美食街的火锅香味四溢，表明分子在不停地做无规则运动 C．长江索道匀速运行过程中，车厢里游客的动能不断变大 D．欢乐谷的过山车停在最高点时，过山车的机械能为零 【答案】B 【详解】A．刀刃做得很薄，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，而非减小压强，故A错误； B．火锅香味四溢是扩散现象，直接表明组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，符合分子动理论的基础规律，故B正确； C．动能的大小由质量和速度共同决定，游客质量不变，长江索道匀速运行时游客速度保持不变，因此游客的动能大小不变，故C错误； D．机械能是动能与重力势能的总和，过山车停在最高点时速度为零、动能为零，但它相对于地面有一定高度，具有重力势能，因此机械能不为零，故D错误。 故选B。 9．同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹。下列说法正确的是（     ） A．实心球在整个运动过程中，没有力对它做功 B．忽略空气阻力，实心球在空中运动时机械能守恒 C．实心球到达最高点C时，动能达到最大 D．球从B运动到C过程中，重力势能转化为动能，机械能总量减小 【答案】B 【详解】A．实心球在空中运动时受重力作用，且在重力方向上通过了距离，可知重力对球做功，故A错误； B．忽略空气阻力，实心球在空中运动时只有重力做功，动能和重力势能相互转化，机械能总量保持不变，故B正确； C．实心球从B运动到C过程中，质量不变，高度增加，速度减小，动能转化为重力势能，到达最高点C时动能最小，故C错误； D．球从B运动到C过程中，高度增加，速度减小，动能转化为重力势能，故D错误。 故选B。 10．建筑高楼大厦时首先要打好地基。原来高度相同的同种地桩，经重锤打击后，所处位置如图所示。由此可知，打桩时，三个重锤中___________锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，________锤的高度要低一些。如果B、C两锤下落前的高度相同，则_________锤的质量要大。 【答案】B A B 【详解】由地桩陷入的深度可判断重锤的做功本领，B锤对应的地桩陷入最深，故B锤做功本领最大。 因A、B两锤质量相同，重力势能随高度增大而增大，B锤重力势能更大，故刚开始下落时A锤的高度更低。 因B、C两锤下落前高度相同，重力势能随质量增大而增大，B锤重力势能更大，故B锤的质量更大。 11．掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片，若和点等高，则小球在点的机械能_____________（选填“大于”“等于”或“小于”）在点的机械能。若竖直上抛小球，在它上升到最高点时所有力都消失，小球将______。 【答案】 小于 静止 【详解】弹性小球弹跳过程中，需要克服空气阻力做功，机械能不断转化为内能等其他形式的能，因此机械能逐渐减小。小球从左向右弹跳，先经过A点，后到达B点，因此B点的机械能小于A点的机械能。 竖直上抛的小球上升到最高点时，瞬时速度为0；根据牛顿第一定律，物体不受所有力时，会保持原有的运动状态，因此速度为0的小球会保持静止。 12．小珊设计如图所示的装置来探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。图中摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA<mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2，木块C的起始位置相同。 (1)图乙、丙中，θ1＜θ2，目的是使小球B的重力势能 _______（选填“相同”或“不同”）。图中是通过观察 _____________来比较小球动能的大小的。 (2)由甲、乙两图得到的结论是：速度相同时，小球的 _______越大，小球的动能越大，超速或超载是车祸发生的主要原因，为了研究超速带来的危害，应该选用甲、乙、丙中的 ________两次实验进行比较。 【答案】(1) 不同 木块C移动的距离 (2) 质量 乙、丙 【详解】（1）图乙、丙中，θ1＜θ2，这样小球的高度不同，目的是使小球B的重力势能不同；此实验采用的是转换法，动能的大小是不能直接观察的，可以通过木块C被小球撞击后在水平面上滑行的距离来反映撞击木块前小球动能大小。 （2）由甲、乙两图可知，悬线与竖直方向之间的夹角相同，小球撞击木块C前的速度相等，两个小球的质量不同，小球的质量越大，木块C运动的距离越远，小球的动能越大，可以得到速度相同时，小球的质量越大，动能越大。 超速是指汽车的质量一定时，速度越大，与物体撞击时，将物体推动得越远，说明动能越大，故模拟实验时，需要控制质量相同，最初释放时的高度不相同（即达到水平面的速度不相同），图中乙、丙符合要求。 13．如图所示，在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中，将同一小钢球A从斜面上不同高度由静止滚下，推动木块B向前移动一段距离。 (1)本实验研究的是小钢球在__________（选填“在斜面上”、“撞击木块时”或“撞击木块后”）的动能大小。 (2)实验中通过观察__________来反映小钢球的动能大小。 (3)将小球A放在同一斜面__________（选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，目的是使小球在撞击木块B时速度不同。根据实验现象，可以得出的结论是：____________________； (4)如图甲、乙两次实验木块移动过程中受到的摩擦力分别为f甲、f乙，f甲__________f乙（选填“＞”、“＜”或“=”），可见，滑动摩擦力的大小与物体的__________大小无关。 【答案】(1)撞击木块时 (2)木块移动的距离 (3) 不同 质量相同的物体，速度越大，动能越大 (4) = 速度 【详解】（1）本实验的目的是探究小钢球撞击木块的过程中动能的影响因素，研究的是小钢球即将碰撞木块瞬间的动能，斜面上小球还在重力势能和动能的转化过程中，撞击木块后小球动能已经发生了转移，因此选撞击木块时。 （2）动能大小无法直接观测，小钢球动能越大，对木块做功越多，木块被推动的距离就越远，因此通过木块移动的距离间接反映动能大小。 （3）让同一小钢球从斜面不同高度静止释放，小球到达水平面的初始速度不同。 实验控制了小球质量完全相同，仅改变速度，最终速度大的小球推动木块更远，因此可以得到质量一定时，物体速度越大，动能越大。 （4）滑动摩擦力的大小只和接触面粗糙程度、物体对接触面的压力有关，两次实验中木块完全相同、接触面是同一水平面，压力等于木块重力、粗糙程度都没有变化，因此摩擦力相等，和木块自身的运动速度无关。 🌟思维挑战 14．如图甲所示，在垂直升降电梯的轿厢天花板上固定一轻质弹簧，弹簧的另一端连接木块1，木块2与木块1完全相同。某一过程中，轿厢的v-t图像和弹簧的l-t图像分别如图乙、丙所示（弹簧长度变化时的快慢情况为近似处理）。则下列判断不正确的是（     ） A．0~t4时间内，轿厢处于上升过程中 B．t1~t3时间内，木块2受到的合力为0 C．0~t5时间内，木块2的平均速度等于木块1的平均速度 D．t3~t5时间内，弹簧的弹性势能始终减小 【答案】D 【分析】根据轿厢的图像和弹簧的图像，分析轿厢的运动状态、木块的受力情况以及弹簧的弹性势能变化，判断选项的正确性。 【详解】A．v-t图像能体现速度大小，图乙给出的0~t1时间内做加速运动，然后匀速运动；根据丙图知，匀速运动时拉力等于重力，加速运动时弹簧的伸长比匀速时大，说明拉力大于重力，因加速运动时，较大的力与运动方向相同，说明物体和电梯一起向上加速运动的，最终减速运动时，弹簧的拉力小于重力，即较大的力与运动方向相反，说明0~t4时间内，是向上运动，故A正确； B．在时间内，由图像可知，轿厢在做匀速直线运动，则木块也在做匀速直线运动，合力为0，故B正确； C．时间内，两个木块运动时间和运动路程都相同，故两个木块平均速度也相等，故C正确； D．由图像可知，在时间内，弹簧长度先减小后增大，故弹簧的弹性势能也是先减小后增大，故D错误。 故选D。 15．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定在墙壁上，右端固定在金属滑块上，O点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块滑到的最右端，，滑块从A位置滑到B位置过程中（此题中滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方），则下列说法正确的是（     ） A．物体在O点的左侧和右侧运动，物体所受合力的方向相同 B．物体所受合力先增大后减小 C．物体速度最大的点在O点左侧 D．物体最终一定停在O点的左侧 【答案】C 【详解】A．滑块向右运动过程中，滑动摩擦力方向始终向左；在O点左侧时，弹簧弹力向右，当弹力大于摩擦力时合力向右，弹力小于摩擦力时合力向左，；在O点右侧时，弹簧弹力向左，和摩擦力方向相同，合力始终向左。因此O点左侧和右侧合力方向不一定相同，故A错误； B．对合力大小分段分析：从A到O运动，弹簧压缩量x逐渐减小，弹力大小为，合力大小为，随x减小，合力大小先减小，到时合力减为0，之后继续向O运动，合力大小逐渐增大；过O点向B运动后，弹簧伸长量逐渐增大，合力大小为，随增大继续增大。整个过程合力大小先减小后增大，故B错误； C．滑块合力为0时速度最大，此时满足，弹簧仍处于压缩状态，因此该位置在O点左侧，故C正确； D．滑块最终静止的条件是弹簧弹力大小不超过滑动摩擦力，即，为相对于O点的位置，可以为0（停在O点），也可以为正（停在O右侧，只要满足），因此不一定停在O点左侧，故D错误。 故选C。 16．如图所示，水平推力将质量为的物块压在不光滑的竖直墙面上，物块由静止开始沿足够高的墙面下落。已知与物块下落速度之间的关系如图乙所示，、、是物块下落过程中经过的三个位置，且。不计空气阻力。在物块下落高度为的过程中，推力做功的大小为________J，物块动能和势能的总和________；物块在竖直方向上所受合力大小的变化情况是________，重力在两段做功的功率________（选填“一定”、“可能”或“不可能”）等于。 【答案】 0 减小 先减小后不变 可能 【详解】推力是水平方向，物块下落位移是竖直方向，推力方向上没有位移，根据做功的条件，推力做功为； 动能与势能的总和就是机械能，墙面不光滑，物块下落过程中克服摩擦力做功，机械能转化为内能，因此动能和势能的总和减小； 由图乙得和速度成正比，由滑动摩擦力的影响因素可知，随增大而增大，因此随增大而增大， 初始时，，竖直方向合力大小等于重力； 下落过程滑动摩擦力向上，增大，增大，合力不断减小；当时，合力减小到0，竖直方向受力平衡，速度不再变化， 压力不变，不变，合力保持为0，因此竖直方向合力大小变化为先减小后不变； 重力做功的功率，物块运动过程是，先做加速运动，速度达到最大值后，做匀速运动，如果恰好是做匀速运动，那么段和段的速度相等，重力不变，因此就等于，因此二者可能相等。 17．小白将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹。篮球运动过程中经过两个位置A和B。A处的机械能为17J，重力势能为10J，B处的机械能为20J，重力势能为6J。在A位置时动能为______J，如图左侧篮球对应的是______（选填“A”或“B”）位置，篮球的运动路径是______（选填“由A到B”或“由B到A”）。 【答案】 7 B 由B到A 【详解】[1]机械能为动能和势能的总和，所以在A位置时动能为 [2]重力势能与质量和高度有关。左侧篮球的位置低，重力势能较小，所以左侧篮球对应的是B位置。 [3]篮球与地面碰撞和克服空气阻力时会损失机械能，运动过程中机械能是减小的。位置A的机械能小于位置B的机械能，所以篮球的运动路径是由B到A。 18．(1)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如图所示。请回答问题： ①铁球从同一高度由静止释放的目的是______，该实验是为了研究铁球的动能大小与______的关系。该实验铁球的速度是指铁球从斜面由静止滚下到水平面与木块碰撞______（选填“前”、“后”或“前、后均可”）的速度，它是通过______（高度或质量）来改变的。该实验是通过观察木块被撞后移动的距离，来判断出______（“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。 ②图乙是高速公路的限速牌，但是不同车型的车限速却不一样，限制车速实际上是限制车的______。 ③斜面在生活生产中常见，在物理实验中也常有，以下物理实验都用到了斜面。 A如图甲所示利用斜面测平均速度，为了提高实验测量的准确度，可以______（填“增大”或“减小”）斜面坡度，让小车从斜面顶端由静止开始滑下。 B如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止，此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3，它们的关系是______。 C如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关，该实验水平面不能光滑的原因是______。 (2)探究物体的重力势能，（木桩起始位置高度相同） ①比较图中A、B两木桩扎入沙坑的深度，可以得出的结论是：______； ②若图中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，______（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的重力势能相同，你的理由是______。 【答案】(1) 控制小球到达水平面时的速度相同 质量 前 高度 铁球 动能 减小 见解析 (2) 当质量相同时，高度越高，重力势能越大 能 见解析 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，将铁球从同一高度由静止释放其目的是为了控制小球到达水平面时的速度相同，该实验控制小球速度相同，质量不同，故目的是探究铁球动能大小与质量的关系。 [3][4][5]铁球的速度是指铁球与木块碰撞前的速度，因为探究的是碰撞前铁球动能大小关系，是通过改变铁球的不同高度来改变的，铁球具有的动能越大，木块被撞击后移动的距离越大，故该实验是通过观察木块被撞后移动的距离，来判断出铁球具有的动能大小。 [6]动能的大小与物体的质量和速度有关。由于不同车辆质量不同，为避免行驶过程中动能过大，则有不同的限速，故限制车速实际上是限制动能大小。 [7]在测平均速度的实验中，为了准确的测量运动的时间，应让斜面的坡度小一些，使小车运动的时间长一些。 [8]利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，到达水平面时的速度相同，则小车到达水平面时的动能相同，小车克服阻力做功，最终静止，动能为零，因此在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动时克服阻力做功的大小相同，即 [9]探究动能的大小与哪些因素有关时，通过比较木块被撞击后移动的距离来判断铁球的动能大小，如果水平面是光滑的，木块将不受阻力，会一直运动下去，则无法通过木块被撞击后移动的距离比较动能的大小。 （2）[1]由图可知，甲、乙物体质量相等，从不同高度落下打在木桩上，乙物体下落的高度较大，木桩扎入沙坑的深度更深，故可以得出的结论为：当质量相同时，高度越高，重力势能越大。 [2][3]若B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，则说明乙、丙对木桩做功相等，做功过程就是能量的转换过程，故能说明乙、丙的重力势能相同。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12.1节 机械能 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 动能 考点02 势能 考点03 动能和势能的相互转化 03 避坑指南·解题通法 角度01 动能的概念、影响动能的因素 角度02 探究物体的动能大小与哪些因素有关实验 角度03 重力势能的概念及影响因素 角度04 探究物体重力势能的大小与哪些因素有关实验 角度05 弹性势能的概念及影响因素 角度06 探究影响物体弹性势能因素的实验 角度07 辨析物体的机械能是否发生变化 角度08 物体运动过程中各种机械能的变化情况 角度09 人造卫星、天体运动等的能量转化 角度10 常见的机械能守恒及其辨析 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.认识动能、重力势能、弹性势能，知道机械能的组成 2.探究动能大小与物体质量、运动速度的关系 3.探究重力势能大小与物体质量、所处高度的关系 4.识别弹性势能的影响因素，分析动能与势能相互转化实例 1.实验采用控制变量法，分别控制质量或者速度不变进行探究 2.通过物体速度、高度、形变的变化，判断机械能的变化 3.不计摩擦阻力，动能势能相互转化时机械能总量不变 4.生活实例：荡秋千、滚摆，用来理解机械能转化 知识导图 考点01 动能 1、的概念 （1）能量：一个物体 ，我们就说这个物体具有能。 （2）单位： ，符号 。 （3）理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。 2、功与能的关系 （1）功是一个 量，能量是一个 量。功是描述一个力对物体作用过程中所取得成效的物理量，它是相对于一个过程而言能量是指一个物体具有能够对外做工的本领。 （2）具有能量的物体不一定在做功，但正在做功的物体一定具有能量。 （3）一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。 3、动能概念：物体由于 而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。 （1）一切物体都具有动能（运动是绝对的）。 （2）影响动能大小的因素：物体的 。物体的质量越大，速度 ，物体具有的动能就 。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 4、探究动能的大小与哪些因素有关 （1）提出问题：动能的大小与哪些因素有关？ （2）猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量有关，还可能与物体的运动速度有关 （3）实验方法： （4）实验器材：斜面、钢球、木块 （5）实验步骤： ①让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近； ②换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 （6）实验现象： ①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远； ②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 （7）得出结论： ①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大； ②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 （8）归纳总结：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大 5、比较动能的大小 （1）物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 （2）物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 【深化点拨】 1．动能的大小的影响因素特别提醒：分析物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物体运动速度两个因素的变化情况，不能只考虑其中的一个方面，特别是忽略物体质量的变化。例如：公路上匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，虽然速度大小没有变化，但是洒水车的动能在减小，这是因为洒水车的质量在不断减小。 2．比较动能大小分为两个方面 （1）比较质量和速度的大小； （2）通过机械能守恒来判断不同状态下的动能大小。 1．如图，农用无人机正在“北斗”系统的导航下精准作业，水平匀速飞行的无人机在喷洒农药的过程中（ ） A．质量不变 B．动能减小 C．机械能不变 D．重力势能不变 2．如图所示的是“研究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，所研究物体的动能是指____________（选填“小球A”或“木块B”）的动能。让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是研究动能的大小与____________（选填“质量”或“速度”）的关系。 3．在“探究物体动能与哪些因素有关”实验中，如图所示，一辆小车放在斜面AB段某处由静止滑下，运动到水平面BC上，推动放在水平面上的木块（未画出）； (1)实验时，让同一个小车从同一个斜面的不同高度由静止开始运动，这是为了使小车刚到达水平面时的________不同，通过小车每次推动木块运动的距离不同，说明________（选填“木块”或“小车”）具有的动能不同。 (2)若要探究动能大小与物体的质量是否有关，可以在________（选填“木块”或“小车”）上加上钩码。 考点02 势能 1、势能： 统称为势能。 2、重力势能 （1）重力势能概念：物体由于 而具有的能量，叫做重力势能。 （2）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的 。物体的 ，所处的 ，物体的 。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。 3、探究重力势能的大小与哪些因素有关？ （1）实验方法： （2）实验设计：让高处的重物下落，将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量；应用转换法，通过小木桩陷入的深度来反映重力势能的大小。 （3）实验过程： ①让同一重物从不同的高度静止落下，撞击相同的两个小木桩，从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些 ②用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩，质量大的重物将小木桩撞入沙中深些 （3）实验结论：物体的重力势能的大小与 有关。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 4、弹性势能 （1）弹性势能概念：物体由于发生 而具有的能，叫做弹性势能。 （2）影响弹性势能大小的因素： 。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就 。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。 5、探究弹性势能的大小与哪些因素有关 （1）实验方法： （2）实验设计：‌使用两根材料不同的弹簧A和B（‌长度和粗细相同）‌，‌小球、‌木块和长刻度尺。‌将弹簧按照不同的压缩长度安装好，‌确保弹簧被压缩的长度在弹性限度内。‌将小球置于弹簧的右端，‌放手后观察小球弹出的距离，‌以及木块被推动的距离。‌ （3）实验操作‌ 第一次实验中，‌将弹簧压缩到一定的长度ΔL1，‌记录木块被推动的距离S1。‌ 第二次实验中，‌将弹簧压缩到长度ΔL2（‌ΔL2＞ΔL1）‌，‌再次记录木块被推动的距离S2。‌ （4）数据分析：‌比较S1和S2的距离，‌如果S2的距离大于S1，‌说明弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。‌‌ （5）实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就 。 【深化点拨】 1．重力势能的大小影响因素特别提醒：分析物体重力势能大小变化时，要同时考虑物体的质量和物体所处的高度两个方面，不能仅凭单一的质量或高度判断其大小，要综合2个因素进行判断。 2．弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小．当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。。 1．下列物体中，具有弹性势能的是（     ） A．从树上掉下的苹果 B．被拉长的橡皮筋 C．飞在公园上空的鸟 D．悬挂在厨房架子上的餐具 2．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。据报道：一个50g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡。由此可知，鸡蛋的重力势能与_________有关，下落过程是将重力势能转化为_________。 3．如图所示，是小明“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验，图中物体质量的关系：，物体被举的高度关系，木桩开始时高度相同。 (1)实验过程中，小明通过观察_________来比较物体重力势能的大小（选填“物体下降速度”或“木桩陷入沙中深度”）；本实验用到两种实验探究方法，分别是控制变量法和_________； (2)分析图中_________（选填“甲”“乙”或“丙”）两次实验可以得到的实验结论是：质量相同时，物体被举的越高，_________越大； (3)物体B在下落过程中，重力势能转化为_________（选填“弹性势能”、“重力势能”或“动能”）。 考点03 动能和势能的相互转化 1、机械能： 称为机械能。动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。 2、动能和重力势能之间可以相互转化：动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。 3、动能和弹性势能之间也可以相互转化：它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能，拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。 4、机械能守恒：如果只有 的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 （1）做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。 （2）能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。 5、各种形式的能量都可以相互转化：如电能可以转化为光能和内能；太阳能可以转化为电能等，动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种形式，能量转化过程中一种能量减少，另一种能量增加。 6、水能的利用 （1）我们的祖先利用水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉。 （2）修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机。将发电机装在水轮机的上面，并把它们的轴连接在一起，由水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 7、风能的利用 （1）我们的祖先利用风力鼓起帆来推动船航行。 （2）风吹动风车，带动发电机发电。在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田联 在一起供电。 【深化点拨】 1．动能和弹性势能之间也可以相互转化特点：通过物体的速度、所处高度、弹性形变程度的变化判定物体动能、重力势能、弹性势能的大小变化，能量总是从逐渐减小的那种向逐渐增加的那种转化。 2．机械能守恒条件：机械能守恒必须是只有动能与势能的转化，只有在不计摩擦、空气阻力时才会守恒，只有在太空中飞行的卫星不受空气阻力，机械能真正守恒。 3．各种形式的能量都可以相互转化特点 （1）分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。 （2）机械能主要通过做功的方式转化为内能。 1．圆满完成神舟十七号载人飞行任务的航天员乘组，于2024年5月1日乘坐任务飞机平安抵达北京。载人飞船实现了中国人的“飞天梦”。载人飞船返回舱在减速下降过程中，关于返回舱，下列说法中正确的是（     ） A．动能增大，机械能不变 B．动能不变，机械能减少 C．动能减少，机械能不变 D．动能减少，机械能减少 2．中国《民法典》对高空抛物（高空坠物）行为作出了明确规定，旨在保护公众安全并明确归属。如果一个鸡蛋从20m高处自由下落，忽略空气对鸡蛋的阻力，下落过程中鸡蛋的_______能转化为_______能，我们应宣扬每位社会公民养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。 机械能的综合应用及解题步骤 1.动能与势能的“影响因素”辨析：在探究动能和势能大小的实验中，核心是掌握控制变量法和转换法的应用，这是考试中最容易混淆的地方。 （1）动能影响因素：质量（m）和 速度（v）。 实验逻辑： 探究与速度关系：让同一小球从斜面不同高度滚下（控制质量，改变速度）。 探究与质量关系：让不同质量小球从斜面同一高度滚下（控制速度，改变质量）。 避坑点：题目中若出现“高速公路限速”，是因为速度对动能影响更大（Ek∝v2）；若出现“重载卡车限速更低”，是因为质量大动能大。 （2）重力势能影响因素：质量（m）和 高度（h）。 易错点：判断势能大小时，必须同时看质量和高度。一个质量小但位置极高的物体，其势能可能大于质量大但位置低的物体。 2.机械能转化的判断：分析物理过程（如过山车、蹦床、单摆）中能量如何转化，有一个通用的解题技巧。 判断口诀：“谁减小，谁增大；减小的转化为增大的”。 （1）动能 ↔重力势能： 下落过程：高度↓（势能减小），速度↑（动能增大）⇒重力势能转化为动能。 上升过程：高度↑（势能增大），速度↓（动能减小）⇒动能转化为重力势能。 （2）动能↔弹性势能： 弹簧压缩/拉伸过程：速度↓，形变↑⇒动能转化为弹性势能。 弹簧恢复原状过程：形变↓ ，速度↑⇒弹性势能转化为动能。 （3）避坑点：注意题目中的关键词。若提到“匀速”、“光滑”，则意味着动能不变或没有摩擦损耗；若提到“空气阻力”，则机械能会转化为内能，机械能总量减小。 3.机械能守恒的条件：这是选择题中的高频陷阱，不要想当然地认为机械能一定守恒。 （1）守恒条件：只有重力或弹力做功，不计空气阻力和摩擦力。 典型模型：理想单摆、光滑斜面上的滑块、自由落体。 特征：动能和势能之和保持不变。 （2）不守恒情况：存在摩擦力、空气阻力，或有发动机牵引。 典型模型：跳伞运动员匀速下降（动能不变，势能减小⇒机械能减小）、汽车刹车、火箭加速升空（机械能增加）。 角度01 动能的概念、影响动能的因素 1．大兴安岭发生火灾，飞机满载着灭火剂飞临火场上空，投下灭火剂后，飞机仍以原来的高度和速度匀速飞行，则与投下灭火剂之前相比，飞机的（     ） A．动能增加，机械能不变 B．动能减少，机械能减少 C．动能不变，机械能不变 D．动能不变，机械能增加 2．如图所示，运动员被撑竿弹起加速上升的过程中，下列说法正确的是（     ） A．运动员受到的弹力是由手臂弹性形变产生的 B．撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能 C．运动员的动能减小 D．撑竿对运动员没有做功 3．2026年5月，安顺马拉松在市奥体中心开赛，万名参赛者用脚步丈量“21℃的城市”。当参赛者在上坡路段匀速奔跑时，其动能_____，重力势能_____。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 角度02 探究物体的动能大小与哪些因素有关实验 4．利用如图所示的装置，探究动能大小与哪些因素有关。改变小车在斜面上的高度h，由静止释放，撞击水平面上的木块，观察木块被撞击后移动的距离。下列说法中正确的是（     ） A．此装置是探究动能大小与质量的关系 B．木块被撞击后滑行过程中速度变小，受到水平面的摩擦力逐渐增小 C．实验中，斜面和水平面必须是同种材料 D．木块被撞击后移动的距离越远，小车动能越大 5．在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，小平做了题图所示三个实验，质量为m 和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑，与水平面上的小木块相碰。 若想探究物体的动能大小与物体的速度大小是否有关，需要对比________两次实验；可得出的结论是：质量相同时，物体速度越快，物体的动能越________。 6．近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。 (1)分析甲、乙两图可知，____________（选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大； (2)比较甲、乙两图可知，在____________一定时，小钢球的____________越大，动能越大。 (3)比较乙丙两图可得：____________； (4)假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项____________。 角度03 重力势能的概念及影响因素 7．2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台比赛在北京赛区进行。如图所示，是运动员完成一次动作的示意图。关于运动员完成这次动作，下列说法中正确的是（     ） A．运动员从A点运动到B点的过程中人受到的重力不做功 B．运动员在C点的重力势能小于在E点的重力势能 C．运动员从A点运动到B点的过程中重力势能转化为动能 D．运动员在A点和E点的机械能相等 8．全红婵凭借着对跳水的热爱、惊人的天赋和不懈的努力，在跳水界掀起了一阵旋风，成为了全球瞩目的焦点。在某次比赛中，全红婵离开跳板后上升的过程中，重力势能___________（选填“变大”“变小”或“不变”），当她上升到最高点时，处于___________状态（选填“平衡”或“非平衡”）。 角度04 探究物体重力势能的大小与哪些因素有关实验 9．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mA＝mB≠mC，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。下列说法正确的是（　　） A．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则mB＞mC B．比较A、C可知，重力势能与重物被举高度的关系 C．木桩打入沙中的深度可以反映重物速度的大小 D．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法 10．某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计），实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 (1)本实验是通过观察___________来判断重力势能大小的，用到的物理研究方法为___________法； (2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论___________； (3)比较___________两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大； (4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径___________（填“有关”或“无关”）； 角度05 弹性势能的概念及影响因素 11．下列现象中，利用了物体弹性势能的是（　　） A．瀑布从高处落下 B．拉开的橡皮筋能将纸团弹出去 C．汽车在平直公路上行驶 D．篮球从手中下落 12．如图所示，拉弯的弓具有__________能，弓拉得越弯，离弦后箭的__________能就越大。射出的箭在空中下落的过程中，重力势能主要转化为__________能。 角度06 探究影响物体弹性势能因素的实验 13．小火在学习了1.4节后，猜想制造乒乓球材料的不同，乒乓球的弹性也不同。他用材料不同、其它条件相同的乒乓球设计了以下实验验证方案，其中最合理的是（　　） A．把乒乓球从同一高度静止释放，比较落地后反弹的高度 B．把乒乓球沿不同方向抛向地面，比较落地后反弹的高度 C．把乒乓球从不同高度静止释放，比较落地后反弹的高度 D．用不同的力将乒乓球掷向地面，比较落地启反弹的高度 14．为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用图示装置进行实验，处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后由静止释放小球，使小球撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于点右侧同一位置； (1)小明每次应将弹簧压缩_______（选填“相同”或“不同”）的长度，再释放小球，通过比较各次实验中纸盒的_______，从而判断弹簧弹性势能的大小； (2)实验中，将小球自处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于处。此过程中小球动能最大的位置在_______（选填“AB之间”“点”或“BC之间”）。 (3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了。你认为小明的观点是_______（选填“正确”或“错误”）的，理由是_______。 角度07 辨析物体的机械能是否发生变化 15．如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点时弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（     ） A．从O点到C点运动员的动能一直在增大 B．从O点到B点运动员的机械能先不变再减小 C．运动员在A点的动能最大 D．运动员在B点的机械能最大 16．茂名市第十一届全民健身徒步活动于2025年12月20日在广东省茂名市举行，活动以“山海同行迎省运全民助力‘百千万’”为主题，设置主会场与多个分会场。本次活动使用无人机进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（     ） A．动能增大，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增大 C．动能不变，重力势能减小 D．重力势能减小，机械能不变 17．如图为运动员参加撑杆跳比赛的场景，撑杆由于发生弹性形变而具有的能叫做________。若在撑杆由弯变直的过程中把运动员看作在匀速上升，则此过程运动员的机械能________。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 角度08 物体运动过程中各种机械能的变化情况 18．2023中国航空产业大会暨南昌飞行大会将在10月27日-29日举行，国产飞机C919将亮相南昌。如图所示为一架C919客机减速降落的情景。假设飞机飞行时质量不变，则关于此过程下列说法正确的是（     ） A．动能减小，机械能增加 B．重力势能减小，机械能减小 C．动能转化为重力势能 D．机械能守恒 19．如图所示，质量不等的甲、乙两球（）从顶端由静止分别沿固定光滑斜面体的a、b两侧滚到各自底部，则在它们整个运动过程中有（     ） A．甲球的重力所做的功少一些 B．两球在斜面顶端时，乙的重力势能更大 C．斜面支持力对甲球做功大于对乙球做功 D．若它们统一沿b斜面自顶端滑到底部后速度大小相等 20．学校运动会上同学们大显身手、佳绩频出。小华抛出的实心球划过完美的曲线，实心球从小华手中飞出后，小华对实心球_____（选填“做功”或“不做功”），实心球运动到最高点时_____（选填“有”或“没有”）动能。小华如脱缰的野马，加速后起跳，成功越过横杆，小华越过横杆后下落时，小华的_____能转化为动能。 角度09 人造卫星、天体运动等的能量转化 21．人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。下列说法正确的是（     ） A．人造卫星在运行过程中只具有动能 B．人造卫星在轨道上运行时，机械能不守恒 C．人造卫星从远地点向近地点运行的过程中动能减小 D．人造卫星从近地点向远地点运行的过程中，减少的动能全部转化为重力势能 22．我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化。由近火点向远火点运动时，探测器的重力势能__________；由远火点向近火点运动时，探测器的速度__________。（两空均选填“增大/减小/不变”） 角度10 常见的机械能守恒及其辨析 23．图甲中过山车从A点出发，自由滑行先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（     ）    A．在D点时一切外力消失，过山车将保持静止状态 B．从B点到E点的过程中，过山车的机械能在B点最大 C．从B点到D点的过程中，过山车的机械能是守恒的 D．从D点到E点的过程中，过山车的重力势能全部转化为动能 24．图甲是过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点的示意图。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则由B到C的过程中过山车的动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。在这个过程中，过山车的机械能是___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。 【例1】（2026·湖北武汉·中考真题）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 【深化点拨】 （1）考查机械能守恒的条件，只有重力做功时机械能守恒，碰撞过程会损耗机械能，造成总机械能减少。 （2）考查动能、重力势能的相互转化，上升过程动能转化为重力势能，下落过程重力势能转化为动能。 （3）考查动能大小的影响因素，动能和质量、速度有关，分析动能变化需要综合判断速度的变化情况。 （4）考查运动轨迹对应的能量变化分析，区分空中运动阶段和地面碰撞阶段不同的机械能变化规律。 【变式1-1】（2026·甘肃兰州·中考真题）如图是兰州水车博览园的水转筒车，由一个大型的水轮和许多竹筒组成。黄河水冲击水轮转动时，竹筒将水提升到高处后倒入水槽中，水流向低处水池。下列说法错误的是（     ） A．竹筒内的水被提升过程中，水的机械能发生变化 B．竹筒内的水倒入水槽过程中，水的动能转化为重力势能 C．水从高处水槽流向低处水池过程中，水所受的重力做功 D．水转筒车的机械效率低于1 【变式1-2】（2026·四川·中考真题）2026年冬奥会，在单板滑雪男子坡面障碍技巧决赛中，苏翊鸣为中国夺得首枚金牌。图示为运动员的比赛情境，关于他减速上升的过程，下列说法正确的是（     ） A．动能减小 B．动能增大 C．重力势能减小 D．重力势能不变 【变式1-3】（2026·广东广州·中考真题）某同学用甲球和乙球进行颠球训练。当两球离地高度相同时，两球的重力势能和动能大小比较如图，可知（     ） A．甲球质量更小 B．两球质量相等 C．甲球速度更小 D．两球速度相等 【例2】（2026·广西·中考真题）2025年12月29日，广西首座抽水蓄能电站建成投产。在用电低谷时电站通过________（选填“抽水机”或“发电机”）将水从低处抽至高处储存，在用电高峰时放水发电，将机械能转化为________能。 【深化点拨】 （1）考查能量转化判断，抽水过程消耗电能，转化为水的重力势能；放水发电时，机械能转化为电能。 （2）考查抽水机、发电机的功能区分，抽水机消耗电能，发电机产生电能。 （3）考查重力势能的影响因素，水位越高，水具有的重力势能越大，可储存更多能量。 （4）考查储能电站的工作原理，利用用电低谷和高峰的电能供需差异，实现能量的储存与释放。 【变式2-1】（2026·江西·中考真题）小阳同学练习投掷铅球的情景如图所示。铅球被抛出后，沿抛物线斜向上运动到最高点的过程中，动能转化为_____。若忽略空气阻力，铅球在最高点所受的力的施力物体是_____。 【变式2-2】（2026·四川凉山·中考真题）图示中的踏碓是古代的舂米工具，由杵臼演变而来。用柱子架起一根木杠，木杠的一端装一块大石头，用脚连续踩踏木杠的另一端，石头就连续起落，去掉石臼中稻谷的皮。石头下落过程中，重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”），踏碓是______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。 【变式2-3】（2026·广东·中考真题）2026年3月21日，广东省城市篮球联赛开赛。请运用相关物理知识完成下面小题。 （1）比赛现场播放歌曲，歌声是由发声体______产生的，经______传播到现场观众耳中。声音在传播过程中______（选填“音调”或“响度”）会变化； （2）篮球离手后，由于______能继续运动；上升过程中，篮球的重力势能______（选填“变大”“变小”或“不变”）。篮球运动状态变化，是因为受到______的作用。 【例3】（2026·四川凉山·中考真题）如图所示是“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。 (1)实验通过______来反映小球动能的大小； (2)由甲、乙两图可知：当质量相同时，速度越大，物体的动能______； (3)要探究质量对动能大小的影响应选择______两组实验； (4)若水平面光滑，则______（选填“能”或“不能”）完成实验探究； (5)若仅选用甲装置，让同一小球从同一位置静止滑下，在水平面分别铺上棉布和毛巾，可探究 。 A．阻力对物体运动的影响 B．研究同一条直线上二力的合成 C．探究二力平衡的条件 【深化点拨】 （1）考查转换法的实验思想，本实验将小球动能大小转换为木块被推动移动的距离来判断。 （2）考查控制变量法的应用，探究动能与速度、质量的关系时，分别控制质量、速度保持不变。 （3）考查牛顿第一定律相关推理，水平面光滑时木块不受阻力会持续运动，无法比较动能大小。 （4）考查实验装置的拓展应用，同一套斜面、小球装置，更换水平面材料可探究阻力对物体运动的影响。 【变式3-1】（2026·吉林·中考真题）在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验（空气阻力忽略不计）中： (1)如图所示，将木块M放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，弹簧测力计示数为___________N，此时木块受到的滑动摩擦力的大小___________木块受到拉力的大小。 (2)接着换用材料相同但表面更粗糙的长木板，其他因素保持不变，重复上面实验，测出木块受到的滑动摩擦力为2.6 N。可初步得出结论：当接触面的材料、接触面受到的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越___________。 (3)实验过程中，突然撤去拉力，发现木块还能继续滑行一段距离，是由于它具有___________，在这个过程中，木块的速度变小，则它的动能将___________。 【变式3-2】（2026·甘肃武威·中考真题）在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究物体的动能跟哪些因素有关”的两个实验中，都会用到如图甲所示的器材。 (1)两个实验中，“让小车（或小球）每次从同一高度由静止释放”的目的是确保小车（或小球）到达水平面时的_____相同； (2)如图乙所示，在“探究阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上的作用是_____小车在水平面上运动时所受阻力的大小。取掉棉布后小车在木板表面上滑行的更远，由此可以推知，小车所受阻力越小，运动的距离越_____； (3)如图丙所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，木块被撞的远近反映了小球_______的大小。在探究动能大小与质量的关系时，小刚选用了两个质量和体积都不同的小球。小艺认为，最好选用体积相同、质量不同的小球。你认为小艺的说法有没有道理，请说明原因：________________________________________________。 【变式3-3】（2026·天津·中考真题）避险车道是在公路行车道外侧增设的、供制动失效车辆减速停车的专用车道，如图所示。同学们想知道车辆在避险车道向上滑行的距离与什么因素有关，提出如下两个猜想： 猜想一：汽车滑行距离与上坡初始速度有关 猜想二：汽车滑行距离与汽车的质量有关 为了验证猜想，他们设计了图所示的实验。用小车模拟汽车，让小车从斜槽的某一高度由静止滑下，然后以某一初始速度滑上斜面，测出小车向上滑行的最大距离。下表是他们记录的实验数据： 序号 1 2 3 4 5 小车质量 100 100 100 200 300 释放的高度 20.0 30.0 40.0 20.0 20.0 向上滑行的最大距离 36.0 53.7 71.6 36.0 36.0 (1)实验过程中，小车沿斜面向上滑行时，_____能转化为重力势能； (2)分析1、2、3三组数据，可初步得出猜想一是_____（选填“正确”或“错误”）的；若要验证猜想二，需选用表中_____（填序号）三组数据进行分析； (3)为使制动失效的车辆在避险车道上尽快减速停车，请你对避险车道的设计提出一条建议：_________________________。 ⚡基础速刷 1．（2026·辽宁·中考真题）2026年5月29日，神舟二十二号载人飞船的返回舱顺利着陆。返回舱在减速落向地面的过程中（     ） A．受到惯性的作用 B．运动状态发生改变 C．所受合力为0 D．机械能增加 2．曲靖市某商场电梯（自动扶梯）将顾客匀速送向二楼，在上升过程中，顾客的（     ） A．动能增大，重力势能增大 B．动能不变，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能减小，重力势能增大 3．冬奥会单板滑雪的赛道中运动员在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点B的过程中，他的（     ） A．重力势能增大，动能减小 B．重力势能增大，动能增大 C．重力势能减小，动能减小 D．重力势能减小，动能增大 4．在2024年巴黎奥运会上，我国运动员获得羽毛球混双冠军。比赛中，当运动员用球拍将羽毛球击出的瞬间，拍线的______能转化为羽毛球的动能；打出去的羽毛球继续前进，是因为羽毛球具有______。 5．2026年5月29日20时11分，神舟二十一号航天员乘组搭乘神舟二十二号载人飞船在东风着陆场成功着陆，航天员身体状态良好，任务取得圆满成功。返回舱在进入大气层一段时间后，由于受空气阻力和重力作用会匀速下降，此过程中机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 6．如图所示，是研究动能的大小跟哪些因素有关的实验，让钢球从斜面上滚下，打到一个木块上，观察木块被推的距离。 (1)让同一钢球从不同的高度滚下时，钢球的位置越高，滚到斜面下端时___________越大，把木块推得越远，说明在钢球质量相同的情况下，钢球的___________越大，动能越大。 (2)让质量不同的钢球从同一高度滚下，滚到斜面下端时速度相同，钢球的质量越大，把木块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的___________越大，动能越___________。 (3)从这个实验可以得出结论：运动物体动能的大小跟___________、___________有关。 🚀能力跃升 7．两个长度相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，两个小球以相同的速度v分别进入两个弧形槽，如图所示，运动到槽的末端速度也为v，小球通过凸形槽用的时间为，通过凹形槽用的时间为，则（     ） A． B． C． D．无法比较和的大小 8．每逢节假日，磁器口、解放碑等景点就会吸引大量的游客，下列说法正确的是（     ） A．磁器口切“桃片”的刀刃做得很薄，是为了减小压强 B．解放碑美食街的火锅香味四溢，表明分子在不停地做无规则运动 C．长江索道匀速运行过程中，车厢里游客的动能不断变大 D．欢乐谷的过山车停在最高点时，过山车的机械能为零 9．同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹。下列说法正确的是（     ） A．实心球在整个运动过程中，没有力对它做功 B．忽略空气阻力，实心球在空中运动时机械能守恒 C．实心球到达最高点C时，动能达到最大 D．球从B运动到C过程中，重力势能转化为动能，机械能总量减小 10．建筑高楼大厦时首先要打好地基。原来高度相同的同种地桩，经重锤打击后，所处位置如图所示。由此可知，打桩时，三个重锤中___________锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，________锤的高度要低一些。如果B、C两锤下落前的高度相同，则_________锤的质量要大。 11．掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片，若和点等高，则小球在点的机械能_____________（选填“大于”“等于”或“小于”）在点的机械能。若竖直上抛小球，在它上升到最高点时所有力都消失，小球将______。 12．小珊设计如图所示的装置来探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。图中摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA<mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2，木块C的起始位置相同。 (1)图乙、丙中，θ1＜θ2，目的是使小球B的重力势能 _______（选填“相同”或“不同”）。图中是通过观察 _____________来比较小球动能的大小的。 (2)由甲、乙两图得到的结论是：速度相同时，小球的 _______越大，小球的动能越大，超速或超载是车祸发生的主要原因，为了研究超速带来的危害，应该选用甲、乙、丙中的 ______两次实验进行比较。 13．如图所示，在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中，将同一小钢球A从斜面上不同高度由静止滚下，推动木块B向前移动一段距离。 (1)本实验研究的是小钢球在__________（选填“在斜面上”、“撞击木块时”或“撞击木块后”）的动能大小。 (2)实验中通过观察__________来反映小钢球的动能大小。 (3)将小球A放在同一斜面__________（选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，目的是使小球在撞击木块B时速度不同。根据实验现象，可以得出的结论是：____________________； (4)如图甲、乙两次实验木块移动过程中受到的摩擦力分别为f甲、f乙，f甲__________f乙（选填“＞”、“＜”或“=”），可见，滑动摩擦力的大小与物体的__________大小无关。 🌟思维挑战 14．如图甲所示，在垂直升降电梯的轿厢天花板上固定一轻质弹簧，弹簧的另一端连接木块1，木块2与木块1完全相同。某一过程中，轿厢的v-t图像和弹簧的l-t图像分别如图乙、丙所示（弹簧长度变化时的快慢情况为近似处理）。则下列判断不正确的是（     ） A．0~t4时间内，轿厢处于上升过程中 B．t1~t3时间内，木块2受到的合力为0 C．0~t5时间内，木块2的平均速度等于木块1的平均速度 D．t3~t5时间内，弹簧的弹性势能始终减小 15．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定在墙壁上，右端固定在金属滑块上，O点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块滑到的最右端，，滑块从A位置滑到B位置过程中（此题中滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方），则下列说法正确的是（     ） A．物体在O点的左侧和右侧运动，物体所受合力的方向相同 B．物体所受合力先增大后减小 C．物体速度最大的点在O点左侧 D．物体最终一定停在O点的左侧 16．如图所示，水平推力将质量为的物块压在不光滑的竖直墙面上，物块由静止开始沿足够高的墙面下落。已知与物块下落速度之间的关系如图乙所示，、、是物块下落过程中经过的三个位置，且。不计空气阻力。在物块下落高度为的过程中，推力做功的大小为________J，物块动能和势能的总和________；物块在竖直方向上所受合力大小的变化情况是________，重力在两段做功的功率________（选填“一定”、“可能”或“不可能”）等于。 17．小白将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹。篮球运动过程中经过两个位置A和B。A处的机械能为17J，重力势能为10J，B处的机械能为20J，重力势能为6J。在A位置时动能为______J，如图左侧篮球对应的是______（选填“A”或“B”）位置，篮球的运动路径是______（选填“由A到B”或“由B到A”）。 18．(1)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如图所示。请回答问题： ①铁球从同一高度由静止释放的目的是______，该实验是为了研究铁球的动能大小与______的关系。该实验铁球的速度是指铁球从斜面由静止滚下到水平面与木块碰撞______（选填“前”、“后”或“前、后均可”）的速度，它是通过______（高度或质量）来改变的。该实验是通过观察木块被撞后移动的距离，来判断出______（“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。 ②图乙是高速公路的限速牌，但是不同车型的车限速却不一样，限制车速实际上是限制车的______。 ③斜面在生活生产中常见，在物理实验中也常有，以下物理实验都用到了斜面。 A如图甲所示利用斜面测平均速度，为了提高实验测量的准确度，可以______（填“增大”或“减小”）斜面坡度，让小车从斜面顶端由静止开始滑下。 B如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止，此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3，它们的关系是______。 C如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关，该实验水平面不能光滑的原因是______。 (2)探究物体的重力势能，（木桩起始位置高度相同） ①比较图中A、B两木桩扎入沙坑的深度，可以得出的结论是：______； ②若图中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同，______（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的重力势能相同，你的理由是______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $