【精品解析】11.4 《动能和势能》科素养同步分层练习设计（培优版） 2026-2027学年 初中物理九年级上册（沪粤版新教材）

**基本信息** 以“动能和势能”为核心，通过基础情境到科技应用的分层设计，实现从概念理解到综合探究的知识巩固，渗透物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|动能/势能概念、影响因素|选择题结合荡秋千、小区标志等生活情境，直接考查单一知识点| |能力提升|机械能转化、守恒条件|多选题以嫦娥六号、冬奥会为背景，综合分析能量转化与惯性等关联知识| |综合应用|实验探究、实际计算|实验题设计阻力对运动影响及动能因素探究，计算题结合ETC收费、避险车道，培养科学探究与问题解决能力|

11.4 《动能和势能》科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理九年级上册（沪粤版新教材） 一、选择题 1． “嫦娥六号”月球探测器经近月制动减速进入环月轨道，于2024年6月2日成功着陆月球背面，实现人类首次在月球背面采样。下列说法正确的是（　　） A．探测器减速过程中动能减小 B．探测器着陆月球后惯性消失 C．月球上的探测器相对地球静止 D．月壤样品带回地球后质量变大 【答案】A 【知识点】质量及其特性；动能大小的比较；惯性及其现象；运动和静止的相对性 【解析】【解答】 A.动能的大小与物体的质量和速度有关，探测器减速过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小，故A正确； B.惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，探测器着陆月球后仍然具有惯性，故B错误； C.月球在绕地球公转，探测器在月球上，所以月球上的探测器相对地球是运动的，故C错误； D.质量是物体的一种基本属性，它不随物体的位置、状态、形状等的改变而改变，月壤样品带回地球后质量不变，故D错误。 故选A。 【分析】 A.动能的大小与物体的质量和速度有关。 B.惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性。 C.物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的；物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的。 D.质量是物体的一种基本属性，它不随物体的位置、状态、形状等的改变而改变。 2．荡秋千是人们喜爱的一项运动，如图所示的是小明荡秋千时的情景。秋千在摆荡的过程中，下列判断中正确的是（ ） A．荡秋千的整个过程中，人的机械能守恒 B．运动到最高点时，人的速度为零但并不是平衡状态 C．从最低点A运动到最高点B的过程中，重力势能转化为动能 D．运动到最低点时，若人受到的所有力同时消失，人将沿竖直方向掉下 【答案】B 【知识点】机械能及其转化；惯性及其现象；平衡状态的判断 【解析】【解答】A、荡秋千过程中存在空气阻力与摩擦，部分机械能转化为内能，机械能总量减小，机械能不守恒，故 A 错误； B、运动到最高点时，瞬时速度为零，重力和拉力不在同一直线上，合力不为零，不满足平衡条件，不是平衡状态，故 B 正确； C、从最低点 A 运动到最高点 B，高度升高重力势能变大，速度减小动能变小，是动能转化为重力势能，故 C 错误； D、最低点时人具有水平方向速度，若所有力同时消失，依据牛顿第一定律，人会沿水平方向做匀速直线运动，不会竖直下落，故 D 错误； 故答案为：B。 【分析】A、考查机械能守恒条件，存在阻力时机械能会损耗； B、考查平衡状态判断，平衡状态需要合力为零； C、考查动能与重力势能之间的相互转化，分析高度、速度的变化； D、考查牛顿第一定律，物体不受力时保持原来的运动状态。 3．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻谷去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠可以绕着点上、下转动，杠的前端装有碓头，稻谷放在碓头下方的碓窝里，不断用脚踩踏木杠后端，碓头反复被提起落下，就可以舂米。关于该脚踏碓下列说法正确的是（　　） A．舂米过程中，脚踏碓机械能守恒 B．它转动时，动力动力臂阻力阻力臂 C．是费力杠杆，省距离，踩踏点左移可减小踩踏力 D．碓头能下落是因为它具有惯性，下落时相对碓窝是运动的 【答案】C 【知识点】机械能守恒条件；惯性及其现象；杠杆的平衡条件；杠杆的分类 【解析】【解答】A、舂米过程中要克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故A错误； B、杠杆平衡条件只适用于杠杆处于平衡状态，转动过程并非时刻平衡，该等式不始终成立，故B错误； C、该杠杆动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力但是省距离；踩踏点左移，动力臂变大，根据杠杆平衡条件，可以减小踩踏力，故C正确； D、碓头下落是受到重力作用，并非因为惯性；下落时碓头相对碓窝位置发生改变，是运动的，故D错误； 故答案为：C； 【分析】A、考查机械能守恒。存在摩擦阻力做功时，机械能会损耗，机械能不守恒。 B、考查杠杆平衡条件。只在杠杆静止或者匀速转动的平衡状态成立。 C、考查杠杆分类。费力杠杆动力臂短、省距离；增大动力臂能够减小所需动力。 D、考查惯性与相对运动。物体下落主要是重力的作用效果；相对运动判断看两者之间位置是否变化。 4．小区内我们常看到下图所示标志，下列描述正确的是（　　） A．甲图表示该小区汽车行驶速度不得超过5m/s B．限速是因为物体速度越大，惯性越大 C．乙图表示禁止高空抛物 D．重力势能大小只取决于物体所处的高度 【答案】C 【知识点】势能大小的比较；势能的影响因素；速度与物体运动；惯性及其现象 【解析】【解答】A、甲图限速标志数字 5，单位为 km/h，表示小区汽车行驶速度不得超过 5km/h，故 A 错误； B、惯性大小只与物体质量有关，和速度无关，速度变大惯性不变，故 B 错误； C、乙图标志代表禁止高空抛物，故 C 正确； D、重力势能和质量、高度两个因素有关，并非只取决于高度，故 D 错误； 故答案为：C。 【分析】A、考查交通限速标志。需记住小区限速标志单位是 km/h，不要混淆 m/s 与 km/h。 B、考查惯性影响因素。需明确惯性只由质量决定，速度不改变惯性大小。 C、考查常见警示标识。能够识别禁止高空抛物标志，了解生活安全标识含义。 D、考查重力势能影响因素。重力势能由质量、高度共同决定，不能只考虑单一变量。 5．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 【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；势能的影响因素 【解析】【解答】两球离地高度相同，甲重力势能更大，可知甲质量更大；甲乙动能相等，动能与质量和速度有关，甲质量更大，因此甲速度更小，故C正确，ABD错误。故选：C。 【分析】高度相同时重力势能大小由质量决定；动能与质量和速度有关，结合两球质量对比速度关系。 6．如图所示，小明在玩蹦蹦杆(框架和弹簧组成)时，依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧。当他跃起时，弹性势能被释放出来，帮助小明向上跳跃。不计所有阻力影响，下列说法正确的是(　　) A．挤压弹簧过程，小明重力势能减少 B．挤压弹簧过程，小明动能一直不变 C．跃起过程，弹簧弹性势能全部转化为小明动能 D．整个挤压和跃起过程中，小明机械能保持不变 【答案】A 【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化；机械能守恒条件 【解析】【解答】A、挤压弹簧时小明高度下降，重力势能减少，故A正确； B、挤压弹簧过程小明速度会发生变化，动能改变，故B错误； C、跃起时弹簧弹性势能转化为小明的动能和重力势能，并非全部转化为动能，故C错误； D、整个过程中弹簧与人之间存在能量转移，小明自身机械能发生变化，故D错误。 故选：A。 【分析】重力势能与高度有关，高度越低重力势能越小；动能与速度、质量有关，速度变化动能就会改变；弹簧释放弹性势能时，一部分会转化为人的重力势能；人和弹簧组成的整体机械能守恒，单独人的机械能不守恒。 二、多选题 7．2026年我省运动员宁忠岩在米兰冬奥会男子1500m速滑项目中获得金牌，实现了我国男子速滑中长距离项目奥运金牌零的突破。下列说法正确的是（　　） A．滑冰过程中，在冰刀压力作用下，冰面稍有熔化，可以减小冰刀与冰面的摩擦 B．冰熔化时，其质量增大 C．宁忠岩加速冲刺时，动能增大 D．他到达终点不能立即停下来是因为受到惯性 【答案】A,C 【知识点】质量及其特性；动能和势能的大小变化；惯性及其现象；增大或减小摩擦的方法 【解析】【解答】A、冰刀加压使冰面熔化形成水膜，水起到润滑作用，减小冰刀与冰面的摩擦，故A正确；B、冰熔化只是物态改变，所含物质多少不变，质量保持不变，故B错误； C、运动员质量不变，加速冲刺时速度增大，动能随之增大，故C正确； D、到达终点不能立刻停下是运动员具有惯性，惯性不是力，不能表述为受到惯性，故D错误。 故选：AC。 【分析】接触面间存在液体润滑层可减小摩擦；质量是物体固有属性，物态变化不改变质量；动能与质量、速度有关，质量不变时速度越大动能越大；惯性是物体本身的属性，只能说物体具有惯性，不能说受到惯性。 8．文明出行，骑摩托车应遵守：戴头盔、不超载、不超速。下列说法正确的是 A．头盔内部材料松软，发生碰撞时增大受力面积，增大压强 B．头盔外部材料坚硬，能抵抗外力，减小对头部的伤害 C．超速行驶的摩托车，紧急刹车时制动距离长，易引发交通事故 D．速度不变时，总质量越大时，事故造成的伤害越小 【答案】B,C 【知识点】动能和势能的大小变化；减小压强的方法及其应用 【解析】【解答】A. 头盔内部材料松软，发生碰撞时增大受力面积，从而减小压强，故A错误； B. 头盔外部材料坚硬，能抵抗外力，减小对头部的伤害，故B正确； C. 超速行驶的摩托车，动能较大。紧急刹车时，通过摩擦力做功将动能转化为内能，根据W=fs可知，此时制动距离变长，易引发交通事故，故C正确； D. 速度不变时，总质量越大时， 动能越大，则事故造成的伤害越大，故D错误。 故选BC。 【分析】A.减小压强的方法：减小压力或增大受力面积； B.根据头盔对头部的保护作用判断； C.动能与质量和速度大小有关，结合W=fs分析； D.事故的伤害程度与动能大小有关。 9．2025年 10月 31月，载人飞船随火箭加速升空过程中，下列说法正确的是 A．以火箭为参照物，载人飞船是运动的 B．载人飞船动能增大，重力势能减小，机械能保持不变 C．载人飞船动能增大，重力势能增大，机械能增大 D．燃料燃烧产生的内能部分转化为火箭的机械能 【答案】C,D 【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化 【解析】【解答】A：载人飞船与火箭一起运动，二者相对位置不变，因此以火箭为参照物，飞船是静止的，故A错误； B：飞船加速升空时，质量不变，速度增大，动能增大；高度升高，重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大，故B错误； C：飞船加速升空时，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故C正确； D：燃料燃烧产生的内能，大部分会随废气散失，只有部分内能转化为火箭的机械能，故D正确； 故答案为：CD。 【分析】A：考查运动与静止的相对性，判断物体运动状态需看相对参照物的位置是否改变； B：考查动能、重力势能和机械能的变化，动能与速度有关，重力势能与高度有关； C：考查机械能的组成，动能和重力势能均增大，机械能随之增大； D：考查能量转化效率，热机工作时内能不可能完全转化为机械能，存在能量损失。 三、填空题 10．安安将排球水平击出，运动轨迹如图甲。运动过程中排球的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。图乙为排球经过图甲①、③点时的动能和重力势能，其中③点的重力势能未标出。由图分析得出：①点的机械能为5J；③点的重力势能为　 　；②点的机械能E的取值范围是　 　（取值范围用不等式表示）。 【答案】不守恒；1J；4J＜E＜5J 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能守恒条件 【解析】【解答】 从图中可以看出，小球每次弹跳的高度会逐渐降低，这说明小球在运动过程中机械能不断损耗减少，因此整个运动过程中小球的机械能并不守恒。 重力势能的大小由物体质量和所处高度共同决定，题目中的①、③两点高度相同，小球质量不变，因此①、③两点的重力势能大小相等；根据乙图可知，①点的重力势能为1J，因此③点的重力势能也为1J。 由于整个过程中小球机械能不断损耗，运动时间越久损失的机械能越多，因此可得；机械能等于动能与重力势能之和，根据乙图数据，③点动能为3J，重力势能为1J，因此③点总机械能为4J，代入机械能大小关系可得。 【分析】 1. 机械能守恒判断依据：只有动能和势能相互转化，无空气阻力、摩擦损耗时机械能才守恒；小球弹跳高度下降，说明克服空气阻力、地面摩擦消耗机械能，机械能总量减小。 2. 重力势能影响因素：质量、高度，质量不变时，同一高度处重力势能相等，与运动先后顺序无关。 3. 机械能变化规律：小球运动过程持续损耗机械能，位置出现越早，剩余机械能总量越大。 4. 机械能计算：机械能 = 动能 + 重力势能，通过③点动能、势能算出总机械能，结合①点总机械能 5J，确定中间位置机械能取值范围。 11．飞船与空间站对接后绕地球运行。图5是空间站在A、B两点的动能和重力势能大小的示意图，则空间站的动能在　 　点更大，A、B两点机械能EA和EB的大小关系是EA　 　EB。 【答案】A；= 【知识点】势能大小的比较 【解析】【解答】由柱状图可知，白色柱代表动能，A点白色柱子高度大于B点，所以空间站在A点动能更大。 机械能 = 动能 + 重力势能；A点机械能：；B点机械能：；从图像能够看出两点动能与重力势能之和相等，因此 。 故答案为：A；=； 【分析】考查动能、重力势能、机械能的概念； 看懂图例区分动能与重力势能，机械能为动能和势能总和，分别读取A、B两点两种能量数值相加，对比总和大小。 12．“嫦娥五号”实现了我国首次月球无人采样返回。返回器使用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示若只考虑空气阻力和重力的影响，在这个过程中，由A到B段返回器的动能逐渐　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)，返回器在 B 点时的速度　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)到达C点时的速度，从A到D的全过程中返回器机械能　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】增大；大于；减小 【知识点】动能大小的比较；机械能及其转化 【解析】【解答】A 到 B 段，返回器高度升高，重力势能增大，此过程需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，但是重力势能增加的幅度大于克服阻力损耗的能量，整体动能增大。 B 点运动到 C 点，返回器要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能损失，所以 B 点速度大于 C 点速度。 从 A 到 D 全过程，一直存在空气阻力，不断克服空气阻力做功，机械能持续转化为内能，因此机械能减小。 故答案为：增大；大于；减小； 【分析】考查动能、重力势能与机械能变化判断，动能和质量、速度有关，重力势能和质量、高度有关；存在空气阻力时，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能减小。B 到 C 高度几乎不变，阻力消耗机械能，速度降低。 四、实验探究题 13．小明使用小车、斜面、长木板以及其他器材进行以下两个探究实验。 探究一：阻力对物体运动的影响 让小车从斜面同一高度由静止释放，分别在毛巾、棉布和木板表面上沿水平方向滑行。 （1）让小车从同一高度由静止释放的目的是使小车到达水平面时的　 　相同； （2）实验中发现小车在毛巾、棉布和木板表面上滑行的距离依次增大，说明小车在　 　表面上滑行时受到的阻力最小(选填“毛巾”、“棉布”或“木板”)； （3）进一步推测：如果小车在光滑水平面上滑行，它将做　 　运动；可见，物体的运动　 　力来维持(选填“需要”或“不需要”)。 （4）探究二：动能大小的影响因素 让小车从斜面上由静止释放，在水平木板上同一位置撞击木块，记录木块在水平木板上被撞出的距离。 实验中通过　 　反映小车的动能大小，该物理研究方法叫做　 　； （5）对比甲图中两次实验：同一小车，从斜面更高处由静止释放，木块被撞出的距离更远。得出实验结论：　 　； （6）乙图中的两次实验，是在探究动能与　 　的关系； （7）进一步推测：若水平木板表面光滑，　 　完成实验(选填“能”或“不能”)，原因是　 　。 【答案】（1）速度 （2）木板 （3）匀速直线；不需要 （4）木块被撞出的距离；转换法 （5）质量相同时，速度越大，动能越大 （6）质量 （7）不能；木块在水平光滑木板上做匀速直线运动，无法测量木块被撞出的距离 【知识点】探究影响物体动能大小的因素；阻力对物体运动影响的探究实验 【解析】【解答】(1)让小车从斜面同一高度由静止释放，小车下滑过程重力势能转化为动能，保证小车到达水平面时的速度大小相等，采用控制变量法，只改变水平面阻力。 故答案为：速度； (2)水平面越光滑，小车受到的阻力越小，滑行距离越远；木板表面最光滑，小车滑行距离最远，说明小车在木板表面滑行时受到的阻力最小。 故答案为：木板； (3)水平面阻力越小，小车速度减小得越慢，进一步推理，光滑水平面无阻力时，小车速度不会改变，将做匀速直线运动；该实验说明物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 故答案为：匀速直线；不需要； (4)动能无法直接观察测量，实验中通过木块被撞出的距离反映小车动能大小；将不易直接测量的动能转换为容易测量的距离，该物理研究方法叫做转换法。 故答案为：木块被撞出的距离；转换法； (5)甲图中小车质量不变，释放高度越高，到达水平面的速度越大，木块被撞出的距离更远，说明动能更大。 故答案为：质量相同时，速度越大，动能越大； (6)乙图两次实验小车从同一高度释放，到达水平面速度相同，小车添加砝码改变总质量，控制速度不变，探究动能与质量的关系。 故答案为：质量； (7)若水平木板表面光滑，不能完成实验；光滑水平面不存在阻力，木块被撞击后将保持匀速直线运动一直滑行，无法停下，不能测量木块被撞出的距离，无法比较动能大小。 故答案为：不能；木块在水平光滑木板上做匀速直线运动，无法测量木块被撞出的距离； 【分析】(1) 本题考查阻力对物体运动影响实验的控制变量操作，同一高度释放小车是为控制小车到达水平面的初速度相同。 (2) 本题考查阻力大小与接触面粗糙程度的关系，滑行距离越远，代表受到的阻力越小。 (3) 本题考查牛顿第一定律的推理过程，通过实验推理得出不受力时物体的运动状态，明确力不是维持物体运动的原因。 (4) 本题考查转换法的应用，利用木块滑行距离体现小车动能，是探究动能实验的核心方法。 (5) 本题考查控制变量法，控制质量不变，改变速度，得出动能与速度的关系。 (6) 本题考查控制变量法，控制速度不变，改变小车质量，探究动能与质量的关系。 (7) 本题结合牛顿第一定律分析实验可行性，光滑水平面无摩擦力，木块不会停止，失去观测依据，无法完成实验。 五、计算题 14．高速收费站建有ETC专用通道，当汽车经过ETC收费岛时，无需停车就能实现自动缴费，大大节约了通站时间。（g取10N/kg） （1）一辆轿车的质量是1.5×103kg，该车所受重力为多大； （2）某汽车刚进入匝道口时看见如图甲所示的交通标志牌，则在遵守交通规则的前提下，该车行驶到收费站至少需要多长时间； （3）如图乙所示，在车辆经过收费站的过程中，车上的小鹏发现车辆先后经过ETC通道和ETC收费岛的时间是相同的，通过两段路程的平均速度分别为v1、v2，请比较v1、v2的大小关系并说明理由； （4）为了减小车辆在高速路上因刹车失灵造成的危害，许多高速路上修建了如图丙所示的避险车道，该车道是修建在高速路右侧的一个铺装了大量沙子和碎石混合物的大斜坡。当车辆刹车失灵时可以驶上避险车道，达到快速让车停下来的目的。请利用所学物理知识解释避险车道通过铺装沙子和碎石混合物来让汽车快速停下来的原因。 【答案】（1）解：轿车受到的重力为：G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N。 答：该车所受重力为1.5×104N。 （2）解：汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间为：。 答：汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间为0.05h。 （3）答：车辆先后经过ETC通道和ETC收费岛的时间是相同的，由图可知s1＞s2，根据可知，通过两段路程的平均速度分别为v1＞v2。 （4）答：高速公路上的汽车速度大，动能大，刹车失灵车辆冲向高处的大斜坡时，将动能转化成重力势能，车就能停下来；斜坡上铺沙砾，增大了接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，汽车就能很快的停下来。 【知识点】动能和势能的概念；速度公式及其应用；重力及其大小的计算 【解析】【分析】 （1）利用G=mg求得轿车受到的重力；（2）根据计算汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间； （3）根据进行分析； （4）影响动能的因素是质量和速度，质量越大，速度越大，动能就越大；影响重力势能的因素是质量和高度，质量越大，高度越大，重力势能就越大；摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关；压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大。 （1）轿车受到的重力为 G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N。 （2）汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间为。 （3）车辆先后经过ETC通道和ETC收费岛的时间是相同的，由图可知s1＞s2，根据可知，通过两段路程的平均速度分别为v1＞v2。 （4）高速公路上的汽车速度大，动能大，刹车失灵车辆冲向高处的大斜坡时，将动能转化成重力势能，车就能停下来；斜坡上铺沙砾，增大了接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，汽车就能很快的停下来。 六、科普阅读题 15．如图为某曳引式电梯示意图，在轿厢和配重的上端、下端各连了一根粗细均匀的钢丝绳，钢丝绳质量较大。上方钢丝绳绕过固定于电梯井道顶部的两个转轮，左边转轮为曳引机的动力轮，它对钢丝绳提供摩擦力，引导电梯运行。右边转轮为定滑轮，起导向作用，对钢丝绳的摩擦力忽略不计。 （1）轿厢下降时，配重的重力势能会　 　。 （2）若轿厢空载时质量为 480kg，配重质量为 660kg.当质量为 80kg 的人进入静止的空轿厢时，曳引机转轮对钢丝绳施加的摩擦力大小会　 　。 （3）电梯在长距离向上(或向下)匀速运行过程中，为了保障运行安全，曳引机施加给钢丝绳的曳引力需要尽量稳定，下方钢丝绳对此发挥着重要作用.请简要说明其中的道理：　 　。 【答案】（1）增大 （2）增大 （3）使运行时每侧钢丝绳的总重保持不变，两侧物体的重力差保持不变，曳引机动力轮与钢丝绳间摩擦力不变，曳引力稳定。 【知识点】势能的影响因素；二力平衡的条件及其应用 【解析】【解答】(1) 轿厢下降时，配重向上运动，质量不变、高度增大，配重的重力势能会增大。 故答案为：增大； (2) 空载时配重 660kg、轿厢 480kg，配重更重；进入 80kg 的人后轿厢总质量 560kg，两侧重力差值变小，匀速运行时曳引机需要提供的摩擦力增大。 故答案为：增大； (3) 下方钢丝绳能使电梯长距离升降过程中，轿厢一侧与配重一侧钢丝绳的总重力始终相等，两侧整体重力差保持恒定，动力轮与钢丝绳之间所需摩擦力稳定，曳引力保持稳定，保障运行安全。 故答案为：使运行时每侧钢丝绳的总重保持不变，两侧物体的重力差保持不变，曳引机动力轮与钢丝绳间摩擦力不变，曳引力稳定。 【分析】(1) 本题考查重力势能影响因素，重力势能与质量、高度有关，质量不变高度越高，重力势能越大。 (2) 本题受力平衡分析，匀速电梯两侧重力差由曳引摩擦力平衡，载人后两侧重量差距缩小，所需摩擦力变大。 (3) 本题结合装置结构分析下方钢丝绳的平衡作用，抵消升降过程中上方钢丝绳长度变化带来的重力差变化，稳定曳引摩擦力。 七、综合题 16． 如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。 位置 机械能/J 重力势能/J 甲 13 6 乙 12 10 （1）篮球直径为24.6　 　（选填“mm”、“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为　 　N； （2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图；　 　。 （3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为　 　J，在乙位置时的动能为　 　J。 【答案】（1）cm；6 （2） （3）1；2 【知识点】动能和势能的大小变化 【解析】【解答】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度，明显能看出，篮球的直径为24.6cm；该篮球受到的重力G=mg=0.6kg×10N/kg=6N； （2）忽略空气的作用力，图中乙位置篮球只受重力，受力示意图如图所示： （3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，机械能有13J变为12J，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1J；在乙位置时机械能为12J，其中重力势能10J，所以在乙位置时的动能为2J。 故答案为：（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。 【分析】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度。 （2）利用G=mg计算篮球受到的重力。 （3）忽略空气的作用力，空中飞行的篮球，只受重力。 （4）动能与势能的总和称为机械能。 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.4 《动能和势能》科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理九年级上册（沪粤版新教材） 一、选择题 1． “嫦娥六号”月球探测器经近月制动减速进入环月轨道，于2024年6月2日成功着陆月球背面，实现人类首次在月球背面采样。下列说法正确的是（　　） A．探测器减速过程中动能减小 B．探测器着陆月球后惯性消失 C．月球上的探测器相对地球静止 D．月壤样品带回地球后质量变大 2．荡秋千是人们喜爱的一项运动，如图所示的是小明荡秋千时的情景。秋千在摆荡的过程中，下列判断中正确的是（ ） A．荡秋千的整个过程中，人的机械能守恒 B．运动到最高点时，人的速度为零但并不是平衡状态 C．从最低点A运动到最高点B的过程中，重力势能转化为动能 D．运动到最低点时，若人受到的所有力同时消失，人将沿竖直方向掉下 3．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻谷去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠可以绕着点上、下转动，杠的前端装有碓头，稻谷放在碓头下方的碓窝里，不断用脚踩踏木杠后端，碓头反复被提起落下，就可以舂米。关于该脚踏碓下列说法正确的是（　　） A．舂米过程中，脚踏碓机械能守恒 B．它转动时，动力动力臂阻力阻力臂 C．是费力杠杆，省距离，踩踏点左移可减小踩踏力 D．碓头能下落是因为它具有惯性，下落时相对碓窝是运动的 4．小区内我们常看到下图所示标志，下列描述正确的是（　　） A．甲图表示该小区汽车行驶速度不得超过5m/s B．限速是因为物体速度越大，惯性越大 C．乙图表示禁止高空抛物 D．重力势能大小只取决于物体所处的高度 5．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 6．如图所示，小明在玩蹦蹦杆(框架和弹簧组成)时，依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧。当他跃起时，弹性势能被释放出来，帮助小明向上跳跃。不计所有阻力影响，下列说法正确的是(　　) A．挤压弹簧过程，小明重力势能减少 B．挤压弹簧过程，小明动能一直不变 C．跃起过程，弹簧弹性势能全部转化为小明动能 D．整个挤压和跃起过程中，小明机械能保持不变 二、多选题 7．2026年我省运动员宁忠岩在米兰冬奥会男子1500m速滑项目中获得金牌，实现了我国男子速滑中长距离项目奥运金牌零的突破。下列说法正确的是（　　） A．滑冰过程中，在冰刀压力作用下，冰面稍有熔化，可以减小冰刀与冰面的摩擦 B．冰熔化时，其质量增大 C．宁忠岩加速冲刺时，动能增大 D．他到达终点不能立即停下来是因为受到惯性 8．文明出行，骑摩托车应遵守：戴头盔、不超载、不超速。下列说法正确的是 A．头盔内部材料松软，发生碰撞时增大受力面积，增大压强 B．头盔外部材料坚硬，能抵抗外力，减小对头部的伤害 C．超速行驶的摩托车，紧急刹车时制动距离长，易引发交通事故 D．速度不变时，总质量越大时，事故造成的伤害越小 9．2025年 10月 31月，载人飞船随火箭加速升空过程中，下列说法正确的是 A．以火箭为参照物，载人飞船是运动的 B．载人飞船动能增大，重力势能减小，机械能保持不变 C．载人飞船动能增大，重力势能增大，机械能增大 D．燃料燃烧产生的内能部分转化为火箭的机械能 三、填空题 10．安安将排球水平击出，运动轨迹如图甲。运动过程中排球的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。图乙为排球经过图甲①、③点时的动能和重力势能，其中③点的重力势能未标出。由图分析得出：①点的机械能为5J；③点的重力势能为　 　；②点的机械能E的取值范围是　 　（取值范围用不等式表示）。 11．飞船与空间站对接后绕地球运行。图5是空间站在A、B两点的动能和重力势能大小的示意图，则空间站的动能在　 　点更大，A、B两点机械能EA和EB的大小关系是EA　 　EB。 12．“嫦娥五号”实现了我国首次月球无人采样返回。返回器使用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示若只考虑空气阻力和重力的影响，在这个过程中，由A到B段返回器的动能逐渐　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)，返回器在 B 点时的速度　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)到达C点时的速度，从A到D的全过程中返回器机械能　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 四、实验探究题 13．小明使用小车、斜面、长木板以及其他器材进行以下两个探究实验。 探究一：阻力对物体运动的影响 让小车从斜面同一高度由静止释放，分别在毛巾、棉布和木板表面上沿水平方向滑行。 （1）让小车从同一高度由静止释放的目的是使小车到达水平面时的　 　相同； （2）实验中发现小车在毛巾、棉布和木板表面上滑行的距离依次增大，说明小车在　 　表面上滑行时受到的阻力最小(选填“毛巾”、“棉布”或“木板”)； （3）进一步推测：如果小车在光滑水平面上滑行，它将做　 　运动；可见，物体的运动　 　力来维持(选填“需要”或“不需要”)。 （4）探究二：动能大小的影响因素 让小车从斜面上由静止释放，在水平木板上同一位置撞击木块，记录木块在水平木板上被撞出的距离。 实验中通过　 　反映小车的动能大小，该物理研究方法叫做　 　； （5）对比甲图中两次实验：同一小车，从斜面更高处由静止释放，木块被撞出的距离更远。得出实验结论：　 　； （6）乙图中的两次实验，是在探究动能与　 　的关系； （7）进一步推测：若水平木板表面光滑，　 　完成实验(选填“能”或“不能”)，原因是　 　。 五、计算题 14．高速收费站建有ETC专用通道，当汽车经过ETC收费岛时，无需停车就能实现自动缴费，大大节约了通站时间。（g取10N/kg） （1）一辆轿车的质量是1.5×103kg，该车所受重力为多大； （2）某汽车刚进入匝道口时看见如图甲所示的交通标志牌，则在遵守交通规则的前提下，该车行驶到收费站至少需要多长时间； （3）如图乙所示，在车辆经过收费站的过程中，车上的小鹏发现车辆先后经过ETC通道和ETC收费岛的时间是相同的，通过两段路程的平均速度分别为v1、v2，请比较v1、v2的大小关系并说明理由； （4）为了减小车辆在高速路上因刹车失灵造成的危害，许多高速路上修建了如图丙所示的避险车道，该车道是修建在高速路右侧的一个铺装了大量沙子和碎石混合物的大斜坡。当车辆刹车失灵时可以驶上避险车道，达到快速让车停下来的目的。请利用所学物理知识解释避险车道通过铺装沙子和碎石混合物来让汽车快速停下来的原因。 六、科普阅读题 15．如图为某曳引式电梯示意图，在轿厢和配重的上端、下端各连了一根粗细均匀的钢丝绳，钢丝绳质量较大。上方钢丝绳绕过固定于电梯井道顶部的两个转轮，左边转轮为曳引机的动力轮，它对钢丝绳提供摩擦力，引导电梯运行。右边转轮为定滑轮，起导向作用，对钢丝绳的摩擦力忽略不计。 （1）轿厢下降时，配重的重力势能会　 　。 （2）若轿厢空载时质量为 480kg，配重质量为 660kg.当质量为 80kg 的人进入静止的空轿厢时，曳引机转轮对钢丝绳施加的摩擦力大小会　 　。 （3）电梯在长距离向上(或向下)匀速运行过程中，为了保障运行安全，曳引机施加给钢丝绳的曳引力需要尽量稳定，下方钢丝绳对此发挥着重要作用.请简要说明其中的道理：　 　。 七、综合题 16． 如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。 位置 机械能/J 重力势能/J 甲 13 6 乙 12 10 （1）篮球直径为24.6　 　（选填“mm”、“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为　 　N； （2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图；　 　。 （3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为　 　J，在乙位置时的动能为　 　J。 答案解析部分 1．【答案】A 【知识点】质量及其特性；动能大小的比较；惯性及其现象；运动和静止的相对性 【解析】【解答】 A.动能的大小与物体的质量和速度有关，探测器减速过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小，故A正确； B.惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，探测器着陆月球后仍然具有惯性，故B错误； C.月球在绕地球公转，探测器在月球上，所以月球上的探测器相对地球是运动的，故C错误； D.质量是物体的一种基本属性，它不随物体的位置、状态、形状等的改变而改变，月壤样品带回地球后质量不变，故D错误。 故选A。 【分析】 A.动能的大小与物体的质量和速度有关。 B.惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性。 C.物体相对于参照物的位置变化了，物体就是运动的；物体相对于参照物的位置不变，物体就是静止的。 D.质量是物体的一种基本属性，它不随物体的位置、状态、形状等的改变而改变。 2．【答案】B 【知识点】机械能及其转化；惯性及其现象；平衡状态的判断 【解析】【解答】A、荡秋千过程中存在空气阻力与摩擦，部分机械能转化为内能，机械能总量减小，机械能不守恒，故 A 错误； B、运动到最高点时，瞬时速度为零，重力和拉力不在同一直线上，合力不为零，不满足平衡条件，不是平衡状态，故 B 正确； C、从最低点 A 运动到最高点 B，高度升高重力势能变大，速度减小动能变小，是动能转化为重力势能，故 C 错误； D、最低点时人具有水平方向速度，若所有力同时消失，依据牛顿第一定律，人会沿水平方向做匀速直线运动，不会竖直下落，故 D 错误； 故答案为：B。 【分析】A、考查机械能守恒条件，存在阻力时机械能会损耗； B、考查平衡状态判断，平衡状态需要合力为零； C、考查动能与重力势能之间的相互转化，分析高度、速度的变化； D、考查牛顿第一定律，物体不受力时保持原来的运动状态。 3．【答案】C 【知识点】机械能守恒条件；惯性及其现象；杠杆的平衡条件；杠杆的分类 【解析】【解答】A、舂米过程中要克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故A错误； B、杠杆平衡条件只适用于杠杆处于平衡状态，转动过程并非时刻平衡，该等式不始终成立，故B错误； C、该杠杆动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力但是省距离；踩踏点左移，动力臂变大，根据杠杆平衡条件，可以减小踩踏力，故C正确； D、碓头下落是受到重力作用，并非因为惯性；下落时碓头相对碓窝位置发生改变，是运动的，故D错误； 故答案为：C； 【分析】A、考查机械能守恒。存在摩擦阻力做功时，机械能会损耗，机械能不守恒。 B、考查杠杆平衡条件。只在杠杆静止或者匀速转动的平衡状态成立。 C、考查杠杆分类。费力杠杆动力臂短、省距离；增大动力臂能够减小所需动力。 D、考查惯性与相对运动。物体下落主要是重力的作用效果；相对运动判断看两者之间位置是否变化。 4．【答案】C 【知识点】势能大小的比较；势能的影响因素；速度与物体运动；惯性及其现象 【解析】【解答】A、甲图限速标志数字 5，单位为 km/h，表示小区汽车行驶速度不得超过 5km/h，故 A 错误； B、惯性大小只与物体质量有关，和速度无关，速度变大惯性不变，故 B 错误； C、乙图标志代表禁止高空抛物，故 C 正确； D、重力势能和质量、高度两个因素有关，并非只取决于高度，故 D 错误； 故答案为：C。 【分析】A、考查交通限速标志。需记住小区限速标志单位是 km/h，不要混淆 m/s 与 km/h。 B、考查惯性影响因素。需明确惯性只由质量决定，速度不改变惯性大小。 C、考查常见警示标识。能够识别禁止高空抛物标志，了解生活安全标识含义。 D、考查重力势能影响因素。重力势能由质量、高度共同决定，不能只考虑单一变量。 5．【答案】C 【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；势能的影响因素 【解析】【解答】两球离地高度相同，甲重力势能更大，可知甲质量更大；甲乙动能相等，动能与质量和速度有关，甲质量更大，因此甲速度更小，故C正确，ABD错误。故选：C。 【分析】高度相同时重力势能大小由质量决定；动能与质量和速度有关，结合两球质量对比速度关系。 6．【答案】A 【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化；机械能守恒条件 【解析】【解答】A、挤压弹簧时小明高度下降，重力势能减少，故A正确； B、挤压弹簧过程小明速度会发生变化，动能改变，故B错误； C、跃起时弹簧弹性势能转化为小明的动能和重力势能，并非全部转化为动能，故C错误； D、整个过程中弹簧与人之间存在能量转移，小明自身机械能发生变化，故D错误。 故选：A。 【分析】重力势能与高度有关，高度越低重力势能越小；动能与速度、质量有关，速度变化动能就会改变；弹簧释放弹性势能时，一部分会转化为人的重力势能；人和弹簧组成的整体机械能守恒，单独人的机械能不守恒。 7．【答案】A,C 【知识点】质量及其特性；动能和势能的大小变化；惯性及其现象；增大或减小摩擦的方法 【解析】【解答】A、冰刀加压使冰面熔化形成水膜，水起到润滑作用，减小冰刀与冰面的摩擦，故A正确；B、冰熔化只是物态改变，所含物质多少不变，质量保持不变，故B错误； C、运动员质量不变，加速冲刺时速度增大，动能随之增大，故C正确； D、到达终点不能立刻停下是运动员具有惯性，惯性不是力，不能表述为受到惯性，故D错误。 故选：AC。 【分析】接触面间存在液体润滑层可减小摩擦；质量是物体固有属性，物态变化不改变质量；动能与质量、速度有关，质量不变时速度越大动能越大；惯性是物体本身的属性，只能说物体具有惯性，不能说受到惯性。 8．【答案】B,C 【知识点】动能和势能的大小变化；减小压强的方法及其应用 【解析】【解答】A. 头盔内部材料松软，发生碰撞时增大受力面积，从而减小压强，故A错误； B. 头盔外部材料坚硬，能抵抗外力，减小对头部的伤害，故B正确； C. 超速行驶的摩托车，动能较大。紧急刹车时，通过摩擦力做功将动能转化为内能，根据W=fs可知，此时制动距离变长，易引发交通事故，故C正确； D. 速度不变时，总质量越大时， 动能越大，则事故造成的伤害越大，故D错误。 故选BC。 【分析】A.减小压强的方法：减小压力或增大受力面积； B.根据头盔对头部的保护作用判断； C.动能与质量和速度大小有关，结合W=fs分析； D.事故的伤害程度与动能大小有关。 9．【答案】C,D 【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化 【解析】【解答】A：载人飞船与火箭一起运动，二者相对位置不变，因此以火箭为参照物，飞船是静止的，故A错误； B：飞船加速升空时，质量不变，速度增大，动能增大；高度升高，重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大，故B错误； C：飞船加速升空时，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故C正确； D：燃料燃烧产生的内能，大部分会随废气散失，只有部分内能转化为火箭的机械能，故D正确； 故答案为：CD。 【分析】A：考查运动与静止的相对性，判断物体运动状态需看相对参照物的位置是否改变； B：考查动能、重力势能和机械能的变化，动能与速度有关，重力势能与高度有关； C：考查机械能的组成，动能和重力势能均增大，机械能随之增大； D：考查能量转化效率，热机工作时内能不可能完全转化为机械能，存在能量损失。 10．【答案】不守恒；1J；4J＜E＜5J 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能守恒条件 【解析】【解答】 从图中可以看出，小球每次弹跳的高度会逐渐降低，这说明小球在运动过程中机械能不断损耗减少，因此整个运动过程中小球的机械能并不守恒。 重力势能的大小由物体质量和所处高度共同决定，题目中的①、③两点高度相同，小球质量不变，因此①、③两点的重力势能大小相等；根据乙图可知，①点的重力势能为1J，因此③点的重力势能也为1J。 由于整个过程中小球机械能不断损耗，运动时间越久损失的机械能越多，因此可得；机械能等于动能与重力势能之和，根据乙图数据，③点动能为3J，重力势能为1J，因此③点总机械能为4J，代入机械能大小关系可得。 【分析】 1. 机械能守恒判断依据：只有动能和势能相互转化，无空气阻力、摩擦损耗时机械能才守恒；小球弹跳高度下降，说明克服空气阻力、地面摩擦消耗机械能，机械能总量减小。 2. 重力势能影响因素：质量、高度，质量不变时，同一高度处重力势能相等，与运动先后顺序无关。 3. 机械能变化规律：小球运动过程持续损耗机械能，位置出现越早，剩余机械能总量越大。 4. 机械能计算：机械能 = 动能 + 重力势能，通过③点动能、势能算出总机械能，结合①点总机械能 5J，确定中间位置机械能取值范围。 11．【答案】A；= 【知识点】势能大小的比较 【解析】【解答】由柱状图可知，白色柱代表动能，A点白色柱子高度大于B点，所以空间站在A点动能更大。 机械能 = 动能 + 重力势能；A点机械能：；B点机械能：；从图像能够看出两点动能与重力势能之和相等，因此 。 故答案为：A；=； 【分析】考查动能、重力势能、机械能的概念； 看懂图例区分动能与重力势能，机械能为动能和势能总和，分别读取A、B两点两种能量数值相加，对比总和大小。 12．【答案】增大；大于；减小 【知识点】动能大小的比较；机械能及其转化 【解析】【解答】A 到 B 段，返回器高度升高，重力势能增大，此过程需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，但是重力势能增加的幅度大于克服阻力损耗的能量，整体动能增大。 B 点运动到 C 点，返回器要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能损失，所以 B 点速度大于 C 点速度。 从 A 到 D 全过程，一直存在空气阻力，不断克服空气阻力做功，机械能持续转化为内能，因此机械能减小。 故答案为：增大；大于；减小； 【分析】考查动能、重力势能与机械能变化判断，动能和质量、速度有关，重力势能和质量、高度有关；存在空气阻力时，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能减小。B 到 C 高度几乎不变，阻力消耗机械能，速度降低。 13．【答案】（1）速度 （2）木板 （3）匀速直线；不需要 （4）木块被撞出的距离；转换法 （5）质量相同时，速度越大，动能越大 （6）质量 （7）不能；木块在水平光滑木板上做匀速直线运动，无法测量木块被撞出的距离 【知识点】探究影响物体动能大小的因素；阻力对物体运动影响的探究实验 【解析】【解答】(1)让小车从斜面同一高度由静止释放，小车下滑过程重力势能转化为动能，保证小车到达水平面时的速度大小相等，采用控制变量法，只改变水平面阻力。 故答案为：速度； (2)水平面越光滑，小车受到的阻力越小，滑行距离越远；木板表面最光滑，小车滑行距离最远，说明小车在木板表面滑行时受到的阻力最小。 故答案为：木板； (3)水平面阻力越小，小车速度减小得越慢，进一步推理，光滑水平面无阻力时，小车速度不会改变，将做匀速直线运动；该实验说明物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 故答案为：匀速直线；不需要； (4)动能无法直接观察测量，实验中通过木块被撞出的距离反映小车动能大小；将不易直接测量的动能转换为容易测量的距离，该物理研究方法叫做转换法。 故答案为：木块被撞出的距离；转换法； (5)甲图中小车质量不变，释放高度越高，到达水平面的速度越大，木块被撞出的距离更远，说明动能更大。 故答案为：质量相同时，速度越大，动能越大； (6)乙图两次实验小车从同一高度释放，到达水平面速度相同，小车添加砝码改变总质量，控制速度不变，探究动能与质量的关系。 故答案为：质量； (7)若水平木板表面光滑，不能完成实验；光滑水平面不存在阻力，木块被撞击后将保持匀速直线运动一直滑行，无法停下，不能测量木块被撞出的距离，无法比较动能大小。 故答案为：不能；木块在水平光滑木板上做匀速直线运动，无法测量木块被撞出的距离； 【分析】(1) 本题考查阻力对物体运动影响实验的控制变量操作，同一高度释放小车是为控制小车到达水平面的初速度相同。 (2) 本题考查阻力大小与接触面粗糙程度的关系，滑行距离越远，代表受到的阻力越小。 (3) 本题考查牛顿第一定律的推理过程，通过实验推理得出不受力时物体的运动状态，明确力不是维持物体运动的原因。 (4) 本题考查转换法的应用，利用木块滑行距离体现小车动能，是探究动能实验的核心方法。 (5) 本题考查控制变量法，控制质量不变，改变速度，得出动能与速度的关系。 (6) 本题考查控制变量法，控制速度不变，改变小车质量，探究动能与质量的关系。 (7) 本题结合牛顿第一定律分析实验可行性，光滑水平面无摩擦力，木块不会停止，失去观测依据，无法完成实验。 14．【答案】（1）解：轿车受到的重力为：G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N。 答：该车所受重力为1.5×104N。 （2）解：汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间为：。 答：汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间为0.05h。 （3）答：车辆先后经过ETC通道和ETC收费岛的时间是相同的，由图可知s1＞s2，根据可知，通过两段路程的平均速度分别为v1＞v2。 （4）答：高速公路上的汽车速度大，动能大，刹车失灵车辆冲向高处的大斜坡时，将动能转化成重力势能，车就能停下来；斜坡上铺沙砾，增大了接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，汽车就能很快的停下来。 【知识点】动能和势能的概念；速度公式及其应用；重力及其大小的计算 【解析】【分析】 （1）利用G=mg求得轿车受到的重力；（2）根据计算汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间； （3）根据进行分析； （4）影响动能的因素是质量和速度，质量越大，速度越大，动能就越大；影响重力势能的因素是质量和高度，质量越大，高度越大，重力势能就越大；摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关；压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大。 （1）轿车受到的重力为 G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N。 （2）汽车从标志牌处行驶到ETC收费站需要的时间为。 （3）车辆先后经过ETC通道和ETC收费岛的时间是相同的，由图可知s1＞s2，根据可知，通过两段路程的平均速度分别为v1＞v2。 （4）高速公路上的汽车速度大，动能大，刹车失灵车辆冲向高处的大斜坡时，将动能转化成重力势能，车就能停下来；斜坡上铺沙砾，增大了接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，汽车就能很快的停下来。 15．【答案】（1）增大 （2）增大 （3）使运行时每侧钢丝绳的总重保持不变，两侧物体的重力差保持不变，曳引机动力轮与钢丝绳间摩擦力不变，曳引力稳定。 【知识点】势能的影响因素；二力平衡的条件及其应用 【解析】【解答】(1) 轿厢下降时，配重向上运动，质量不变、高度增大，配重的重力势能会增大。 故答案为：增大； (2) 空载时配重 660kg、轿厢 480kg，配重更重；进入 80kg 的人后轿厢总质量 560kg，两侧重力差值变小，匀速运行时曳引机需要提供的摩擦力增大。 故答案为：增大； (3) 下方钢丝绳能使电梯长距离升降过程中，轿厢一侧与配重一侧钢丝绳的总重力始终相等，两侧整体重力差保持恒定，动力轮与钢丝绳之间所需摩擦力稳定，曳引力保持稳定，保障运行安全。 故答案为：使运行时每侧钢丝绳的总重保持不变，两侧物体的重力差保持不变，曳引机动力轮与钢丝绳间摩擦力不变，曳引力稳定。 【分析】(1) 本题考查重力势能影响因素，重力势能与质量、高度有关，质量不变高度越高，重力势能越大。 (2) 本题受力平衡分析，匀速电梯两侧重力差由曳引摩擦力平衡，载人后两侧重量差距缩小，所需摩擦力变大。 (3) 本题结合装置结构分析下方钢丝绳的平衡作用，抵消升降过程中上方钢丝绳长度变化带来的重力差变化，稳定曳引摩擦力。 16．【答案】（1）cm；6 （2） （3）1；2 【知识点】动能和势能的大小变化 【解析】【解答】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度，明显能看出，篮球的直径为24.6cm；该篮球受到的重力G=mg=0.6kg×10N/kg=6N； （2）忽略空气的作用力，图中乙位置篮球只受重力，受力示意图如图所示： （3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，机械能有13J变为12J，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1J；在乙位置时机械能为12J，其中重力势能10J，所以在乙位置时的动能为2J。 故答案为：（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。 【分析】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度。 （2）利用G=mg计算篮球受到的重力。 （3）忽略空气的作用力，空中飞行的篮球，只受重力。 （4）动能与势能的总和称为机械能。 学科网（北京）股份有限公司 $