10.1机械能 分层练习-2026-2027学年北师大版物理九年级全一册

**基本信息** 初中物理10.1机械能同步练，以"基础概念巩固-能量转化推理-实验综合探究"为路径，分层培养能量观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|动能/重力势能概念、单一转化判断|单选题1-4（椰子掉落、滑雪下落）直接考查状态变化，填空题10-11（篮球能量、撑杆形变）强化基础应用| |提升|机械能守恒条件、多过程转化分析|单选题5-8（动能实验、光滑轨道）结合科学推理，填空题13-14（射箭能量、伽利略实验）渗透科学本质观| |综合|实验探究与复杂系统能量分析|实验题15（重力势能因素）培养科学探究能力，单选题9（弹跳杆过程）、实验题16（弹簧压缩）综合考查多能量转化与平衡状态判断|

10.1机械能 分层练习 一、单选题 1．一个椰子从树上掉落下来的过程中，它的（    ） A．动能转化为重力势能 B．机械能增加 C．重力势能增加 D．动能增加 2．我省首届省级冬季综合性运动会将于2026年1月至2月在榆林举行。如图所示，这是我市运动员在自由式滑雪空中技巧训练时从高空下落时的情景。在加速下落过程中，运动员的动能（　　） A．减小 B．增大 C．不变 D．为零 3．如图所示，将一个小球用细绳悬挂起来，先把小球从B点拉至A点后静止释放，小球会在A、C两点之间来回摆动，最终静止下来。下列说法正确的是（　　） A．小球从B点拉至A点过程重力做功使小球重力势能增加 B．小球从A点摆动至B点，势能全部转化动能 C．小球每次经过B点，其动能都比上一次小 D．小球最终会停在A点 4．操场上，小齐将一个塑料球向上扔出，塑料球竖直向上做减速运动。不计空气阻力，塑料球在减速上升的过程中，下列关于塑料球的动能、重力势能和机械能的说法中正确的是（　　） A．塑料球的重力势能不断减小 B．塑料球的动能不断增大 C．塑料球的机械能始终不变 D．塑料球的重力势能转化为动能 5．如图所示是“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．水平面越光滑越好 B．木块被撞的远近反映了钢球动能的大小 C．改变钢球在斜面上滚下时高度，是为了研究物体的动能跟高度的关系 D．用不同质量的小球进行实验得到的结论可以解释为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制 6．如图所示，小球在一个光滑没有摩擦的轨道上从O点由静止释放，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以滚到（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 7．如图，小萍用绳子把一块橡皮悬挂起来，将橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，都不会碰到鼻子。下列说法正确的是（　　） A．橡皮摆动到最低点时动能最小 B．橡皮在摆动的过程中机械能逐渐增大 C．橡皮在下降过程中，重力势能转化为动能 D．橡皮在上升过程中，重力势能转化为动能 8．奥运会蹦床项目参赛选手从最高点下落过程中（如图，不计空气阻力），能量转化关系正确的是（    ） A．重力势能转化为动能 B．动能转化为弹性势能 C．动能转化为重力势能 D．重力势能转化为弹性势能 9．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小明玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过程。下列分析正确的是（   ） A．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小明的动能最小 B．a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大 C．b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小明的重力势能 D．a→c的过程中，小明先加速后减速，在b点速度达到最大 二、填空题 10．中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，其在_________点动能最大，在_________点重力势能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）在D点的机械能。 11．如图，撑杆跳运动员将杆压弯了，说明力可以改变物体的________，杆压得越弯，其弹性势能越_______。 12．把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上，笔尾抵在桌面用力按下后放手，它会弹起很高。把它拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图甲所示。图乙中，A为按下后放手的时刻，B为按下后弹簧恢复原长的时刻，C为向上运动到最高点的时刻。弹簧的弹性势能在 ___________（选填“A”“B”或“C”）点最大。圆珠笔在B→C过程，动能转化为___________。 13．如图所示，运动员射箭时，用力将弓拉开，把箭射出去。在放开箭的瞬间，弓的___________能转化为箭的___________能。箭离弦后在空中向上飞行的过程中，箭机械能___________（增加/减少/不变）。 14．伽利略的思想实验推动了力与运动研究方面的发展。他认为，当小球沿左侧斜面的某一高度从静止开始向下运动时，无论右侧斜面的坡度如何，小球都会沿斜面上升到一定的高度。在理想情况下，_________可以小到忽略不计，小球将会沿右侧斜面上升到与左侧下落点等高的地方。这说明小球的__________能总和不变，是守恒的。 三、实验题 15．探究重力势能的大小与什么因素有关，晓畅利用带有三个铁钉的小圆桌、沙子、质量不同的重物设计并进行了如图所示的实验。 (1)实验中通过观察___________来判断物体重力势能的大小。 (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图中___________（填序号）两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：质量相同的物体，所处位置越高，重力势能就越___________。 (3)对比②、③两次实验现象可得出结论：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越___________。 16．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力）。让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。（整个过程不考虑空气阻力） (1)从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是______； A．一直变大 B．一直变小 C．不变 D．先变大后变小 (2)实验中所用小球的重力为______N；当弹簧的压缩量最大时，小球处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态； (3)从小球接触弹簧到压缩至最短过程中，弹簧弹性势能的变化量______（选填“大于”“等于”或“小于”）小球重力势能的变化量。 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 分层练习》参考答案 1．D 【详解】CD．一个椰子从树上掉落下来的过程中，速度越来越大，质量不变，所以动能增大；同时高度降低，质量不变，重力势能减小，故C错误，D正确； AB．椰子从树上掉落下来的过程中，重力势能减小，动能增大，同时克服空气阻力做功，一部分机械能转化为其他形式的能，机械能减小，重力势能转化为动能和内能，故AB错误。 故选D。 2．B 【详解】运动员在加速下落过程中，质量不变，速度增大，运动员的动能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．C 【详解】A．小球从B点拉至A点过程，拉力对小球做功，使小球重力势能增加，故A错误； B．小球从A点摆动至B点，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，势能没有全部转化动能，故B错误； C．由于小球运动过程中机械能损失，所以球每次经过点B的速度都有所减慢，小球每次经过B点，其动能都比上一次小，故C正确； D．B点的位置最低，小球静止后的机械能最小，所以小球最终静止在B点，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】塑料球在减速上升的过程中，质量不变，高度增加，速度减小，所以塑料球的动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。由于不计空气阻力，塑料球在运动过程中只有动能和重力势能之间的相互转化，没有能量的损耗，所以机械能始终保持不变，故C正确，ABD错误。 故选C。 5．B 【详解】AB．本实验的研究对象是钢球，实验研究的是钢球的动能大小；根据转换法，通过比较物块在同一水平面上被撞击的距离来比较钢球到达水平面时动能的大小，若水平面越光滑，物块的距离越长，不易操作，故A错误，B正确； C．改变钢球在斜面上滚下时高度，钢球到达斜面底端的速度不同，钢球的质量不变，是为了探究动能与速度的关系，故C错误； D．用不同质量的钢球进行实验得到的结论可以解释为什么要对机动车的最高质量进行限制，而不是速度进行限制，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】该题中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点，故ABD不符合题意；故C不符合题意。 故选C。 7．C 【详解】A．橡皮摆动到最低点时，从最高处摆动到最低处，所达到的速度最大，所以动能最大，故A错误； B．由于单摆摆动过程中受到空气阻力，橡皮机械能的总量会逐渐减少，故B错误； C．橡皮在下降过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能增大，是重力势能转化为动能，故C正确； D．橡皮在上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能减小，是动能转化为重力势能，故D错误。 故选C。 8．A 【详解】参赛选手从最高点下落过程中质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增加，动能增加，是重力势能转化为动能，故A正确，BCD错误。 故选A。 9．A 【详解】A．在a状态时，弹簧的形变最大，弹性势能最大，小明的动能最小，故A正确； B．a→b的过程中，弹簧的形变越来越小，弹簧的弹力越来越小，在b状态时恢复原长，弹力为零，故B错误； C．在b状态时恢复原长，弹簧的弹性势能为零，动能较大，b→c的过程中，小明的动能转化为小明的重力势能，故C错误； D．a→c的过程中，小明先加速后减速，在ab点之间弹力等于重力的位置，速度达到最大，并不是b点，故D错误。 故选A。 10． A C 大于 【详解】[1]如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到C点，动能转化为势能，A点的动能大于B点、C点动能，从C点到D点势能转化为动能，篮球在空中依次从A点运动到D点，篮球克服空气阻力做功，机械能减小，A点与D点相比，A的机械能大于D点机械能，A点的高度低于D点，故A点的重力势能小于D点，故A点的动能大于D点动能，故A点的动能最大。 [2]篮球从A点运动到D点，篮球的质量不变，C点的高度最高，故C点的重力势能最大。 [3]分析图2可知，B点的和D点的重力势能相同，B点的动能大于D点的动能，机械能是动能与势能之和，故篮球在B点的机械能大于D点的机械能。 11． A 重力势能 【详解】[1]弹性势能大小与弹性形变程度有关，形变越大，弹性势能越大，A点是按下后放手时刻，此时弹簧形变最大，所以弹簧的弹性势能在A点最大。 [2]圆珠笔在B到C的过程中，质量不变，速度减小，高度增大，动能减小，重力势能增大，是动能转化为重力势能。 12． 转换 速度 大 【详解】[1]在这个实验中，通过压力传感器受到的压力大小来反映小车动能的大小，将不易直接测量的动能转换为容易测量的压力，这种研究方法是转换法。 [2]让同一小车从不同高度滑下，同一小车质量不变，不同高度滑下到达水平面时的速度不同，所以可以探究动能与速度的关系。 [3]两个质量不同的小车从同一高度滑下，到达水平面时速度相同，质量较大的小车撞击传感器时的力更大，说明质量较大的小车动能更大，由此可知：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 13． 弹性势能 动 减少 【详解】[1][2]放开箭时，弓的弹性形变程度变小，弹性势能变小，箭由静止变为运动，箭的动能增大，弓的弹性势能转化为箭的动能。 [3]箭离弦后在空中向上飞行的过程中，克服空气阻力做功，机械能减少。 14． 阻力 机械 【详解】[1][2]小球在斜面的某一高度时具有重力势能，向下运动过程中重力势能减小转化为动能，再沿右侧斜面上升过程中，动能转化为重力势能，到最高点时，动能为零，重力势能最大，在理想情况下，阻力可以小到忽略不计，小球运动过程中只有重力做功，小球的机械能总和不变，即机械能是守恒的，小球将会沿右侧斜面上升到与左侧下落点等高的地方。 15．(1)铁钉陷入沙中的深度 (2) ①、② 大 (3)大 【详解】（1）重力势能的大小无法直接观察到，实验中采用转换法，通过观察铁钉陷入沙中的深度来判断物体重力势能的大小。 （2）[1][2]探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等，物体最初的高度不同，而图①和图②使用的是同一物体，从不同高度落下，铁钉陷入沙子的深度不同；探究重力势能大小与高度的关系应选择图中①、②；可得出结论：质量相同的物体，所处位置越高，重力势能就越大。 （3）由图可知，图②和图③中物体质量不同，但是从同一高度落下，图③中重物的质量大，铁钉陷入沙子的深度大，可得结论：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。 16．(1)D (2) 1 非平衡 (3)大于 【详解】（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球受到的弹力逐渐增大，当小球的重力大于弹力时，小球速度变大、当小球的重力小于弹力时，小球速度变小，即速度先变大后变小，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （2）[1]当小球的重力等于弹力时，小球的速度最大，由图丁得，当弹簧缩短时，小球的速度最大；该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，则实验中所用小球的重力 [2]当弹簧的压缩量最大时，小球受到的弹力大于重力，小球受到的合力不等于零，处于非平衡状态。 （3）从小球接触弹簧到压缩至最低点过程中，小球将重力势能和动能全部转化为弹簧的弹性势能，则弹簧弹性势能的变化量大于小球重力势能的变化量。 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 $