第2章 第1节 第3课时 动能和势能-【通成学典】2026-2027学年九年级上册科学拔尖特训(浙教版·新教材)

第2章能的转化与能量守恒 第3课时动能和势能 山一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基▲ 1.某超声速反舰导弹向敌舰靠近时速度极快，故很难拦截：导弹发射后，即使被敌舰侥幸击中，导弹 残骸也能以极快的速度横扫敌舰，给敌舰以重创。高速飞行的导弹残骸能有这么大的威力，是因 为它们具有 () A.较大的动能 B.较大的势能 C.较大的质量 D.残破的外形 2.关于弹性势能，下列说法中正确的是 () A.一弹簧拉长后有弹性势能，压缩后无弹性势能 B.钟表上的发条拧得越紧，其弹性势能越大 C.弹簧的弹性势能一定比橡皮筋的弹性势能大 D.物体只要发生形变就一定具有弹性势能 3.舒素养科学思维[2025湖州期中]用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小 与哪些因素有关，物体的质量m1=m2<m3,实验时，让物体从木桩正上方的 某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图 所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越 ,比较a、b 可知：物体重力势能的大小与物体的 有关；比较 两组可知： (第3题图) 物体重力势能的大小与物体的质量有关。 刀二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能 4.如图所示为雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1、t2、t3三个时刻时具有的动 能分别是E1、E2、E3,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.E1<E2=E3 B.E>E>E C.E<E2<E D.E1=E2<E3 (第4题图) (第5题图) 5.易错题现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效。如图所示，喷药无人机在农田上方沿 水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药。在此过程中，喷药无人机的 () A升力大于重力 B.空气阻力和重力是一对相互作用力 C.动能不变，重力势能减小 D.动能减小，重力势能减小 6.质量较小的鸽子与质量较大的大雁在空中飞行。如果它们的动能相等，那么 A.大雁比鸽子飞得快 B.鸽子比大雁飞得快 C.大雁比鸽子飞得高 D.鸽子比大雁飞得高 7.通常，载重汽车造成的车祸比小汽车造成的车祸严重得多，这是因为载重汽车比小汽车的质量大 得多，在 相等时，物体 越大，其动能越大；但也有例外，如 较小的载重 汽车反而比 较大的小汽车造成的车祸相对轻一些。 33 特训科学（浙教版）九年级上 8.舒素养探究实践小希用图甲所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。 ○小球 100 木块一 0 =80 甲 (第8题图) (1)本实验运用了科学研究方法中的转换法，用 来反映小球动能的大小。 (2)小希通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素，得出实验结论后，又提出了新 的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？小希查阅了相关资料，收集了一些物体 的动能，如表所示。结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物 体动能影响较大的是 物体 行走的牛 百米冲刺的运动员 出膛的步枪子弹头 动能 约60J 约3×103J 约5×103J (3)如图乙所示为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释： ①对机动车限定最高行驶速度： ②对不同车型限定不一样的最高行驶速度： ]三阶·思维拓展 深度探究创新，拓展思维▲ 9.*[2025杭州段考]将普通塑料水管进行如下改装，能做多个实验。将塑料水管①侧面开口并标 上刻度，再将塑料水管②在侧面不同高度开两个大小合适的口。将两根塑料管按图甲连接，选合 适的滑块放入管①，将一钢球从管②的口放入后，静止释放，观察并记录滑块移动的距离。取出 钢球，将滑块移回原位，将钢球从另一个口放入，重复实验。 A日 ② 一滑块 ① ① 滑块 (第9题图) (1)实验中通过观察滑块被撞击后移动的距离来比较动能的大小，这一科学方法称为 (2)图甲实验中观察到钢球从A口放入滑块移动的距离大于B口，可得出的结论是 (3)若将两根塑料管按图乙连接，验证“重力势能的大小与质量的关系”，请写出完整的实验步 骤： 34 >“答案与解析”见D15功的功率逐渐增大，故C正确，A,B、D错误。 6.(1)无(2)125W 〔解析)(1)上升过程中，传送带对游客的支持力与运动的 距离始终垂直，因此不做功。(2)从底部到顶部用的时间 二。-0丹三400s,人从底部到顶部，传送带对人做的 功W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×100m=5×101J,传 送带对该游客做功的功率P=W-5X10J=125w。 t400s 7.(1)小东1min步行的路程s=0.5m×120=60m,小东 正常步行的速度一氵兴器。=1m(2)小东步行 1×60s 时重心上升的高度h=65cm一√(65cm)2- /50cm 2 5cm=0.05m,小东的重力G=mg=50kg×10N/kg= 500N,小东每走一步克服重力所做的功W=Gh=500N× 0.05m=25J(3)小东1min克服重力做的总功W急= 25J×120=3000J,小东正常步行克服重力做功的功率 _W色=3000J=50W P=- 1×60s 8.(1)秒表(2)m(3)在风速、风叶质量和风叶长 度相同时，在风向与风叶夹角为30°~60°之间，风车功率逐 渐增大，在60°~一75间，风车功率逐渐减小，在60时风车功 率最大(4)不可行，没有控制叶片的质量相同，存在两个 变量 〔解析)(1)由③可知，需要测量时间，可知还需要的测量 仪器为秒表。(2)风车功率P-Y-中-"”中。（③）根 t 据题意对实验进行分析，在风速、风叶质量和风叶长度相 同时，在风向与风叶夹角为30°~60°之间，风车功率逐渐增 大，在60°~一75间，风车功率逐渐减小，在60时风车功率最 大。(4)增长叶片的长度，叶片的质量也会发生改变，存在 两个变量，所以不可行。 第3课时动能和势能 1.A由“极快的速度”可知是具有较大的动能。 2.B物体只要发生弹性形变就具有弹性势能，弹性势能 的大小与弹性形变程度有关，与弹性形变的方向（拉长、压 缩)无关，故B正确，A、D错误。弹性势能的大小不仅与形 变程度有关，还与物体的材料特性（如弹性系数）有关，若 弹簧的形变程度很小，而橡皮筋的形变程度很大，橡皮筋 的弹性势能可能更大，故C错误。 3.多高度a、d 〔解析)本题运用“转换法”直观体现重力势能的大小，即木 桩进入沙中的深度越深，表示物体对木桩做功越多，物体 在初始位置时具有的重力势能越大：重力势能的大小与高 度和物体的质量有关，依据控制变量法思想即可作答。 4.A物体的动能与质量和速度有关，由于不考虑质量变 化，故速度越大动能越大。 5.D喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，受力 平衡，竖直方向上无人机受到的重力和升力是一对平衡 力，其大小相等，故A错误：喷药无人机在农田上方沿水平 方向匀速飞行，空气阻力沿水平方向，重力的方向是竖直 向下，二力没有作用在同一条直线上，所以这两个力不是 相互作用力，故B错误；水平匀速飞行时喷洒农药，无人机 的速度不变，高度不变，但质量减小，所以无人机的动能和 重力势能都减小，故D正确，C错误。 易错警示 影响动能和重力势能大小的因素 动能大小的决定因素：质量、速度，物体的质量越 大，速度越大，具有的动能越大；重力势能大小的决定因 素：质量、所处位置的高度，物体的质量越大，所处位置 的高度越大，具有的重力势能越大。 6.B物体的动能与质量和速度有关，与高度无关：动能相 等，则质量越小的速度越大，质量越大的速度越小。 7.速度质量速度速度 〔解析)通常，载重汽车造成的车祸比小汽车造成的车祸要 严重得多，这是因为在速度相等时，载重汽车的质量比小 汽车的质量大得多，动能大得多：小汽车有时比载重汽车 造成的车祸严重，是因为虽然小汽车的质量比载重汽车 小，但是其速度却比载重汽车快，因此可能会出现速度较慢 的载重汽车的动能小于速度较快的小汽车的动能的情况。 8.(1)木块被推动的距离(2)速度(3)①质量一定， 速度越快，动能越大②速度相同时，质量越大，动能越大 〔解析)(1)探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动 能的大小无法直接判断，但可以通过小球对木块做功的多 少来体现小球动能的大小，即通过木块被推动的距离来判 断小球动能的大小，用到的是转换法。(2)由表中数据可 知，行走的牛和飞行的步枪子弹头相比，牛的质量大，速度 小，动能小；子弹头的质量小，速度大，动能大，由此可知速 度对物体动能的影响更大。(3)①机动车的质量一定时， 速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通 事故，所以要限速行驶。②在相同的道路上，不同车型的 机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离 大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同 车型限速就不同。 9.(1)转换法。(2)当质量相同时，物体的速度越大，动能 越大(3)实验步骤：I将一钢球从管②的A口放人，静 止释放，观察并记录滑块被撞击后移动的距离：Ⅱ取出钢 球，将滑块移回原位，将另一个体积相同、质量更大的钢球 从A口放入，观察并记录滑块被撞击后移动的距离；Ⅲ重 复多次实验，比较两次滑块移动的距离，如总是第二次大 15 于第一次，则说明高度一定时，物体的质量越大，重力势能 越大 〔解析)(1)实验中通过观察滑块被撞击后移动的距离来 比较动能的大小，这一科学方法称为转换法。(2)图甲实 验中观察到钢球从A口放入滑块移动的距离大于B口，则 前者动能大于后者，此时质量相同而速度不同，侧可得出 的结论是当质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 方法归纳 科学探究的方法 科学探究过程中需要运用到多种科学方法，如控制 变量法、转换法、建立模型法、重复实验法等。运用多种 方法的目的是使探究的结论更可靠，更具有普遍意义。 第4课时机械能的转化与守恒 1.D卫星发射时，速度增大、高度增大，故发射过程，卫星 的动能增大、重力势能增大；卫星回收着陆时，速度逐渐减 小到0，高度也逐渐减小，故回收着陆过程，卫星的动能减 小，重力势能减小。 2.B将不同小球压缩弹簧至同一位置，弹簧的弹性势能 相同，故A错误；弹簧压缩至相同位置，弹性势能相同，恢 复至A点时，因平面光滑，弹性势能全部转化为动能，不同 小球的动能相同，故B正确：小球到A位置时弹簧已经无 弹性势能，故C错误：小球达到A位置的动能相同，由于小 球质量不同，故此时速度不同，即小球落地位置不同是因 为在B点时小球的速度不同，故D错误。 3.动重力势等于重力势能和动能 〔解析)忽略空气阻力和轨道摩擦力，即小球的机械能守 恒，可知小球在A点的机械能等于在B点的机械能。从B 到C,小球的质量不变，高度变高，可知重力势能变大，该过 程中动能转化为重力势能。C点比A点高度低，说明重力 势能小于A,由于机械能守恒，可知小球在C点时还有 动能。 4.C由图乙可知，从tA·t阶段，羽毛球的速度先变小 后变大，故A错误；动能与质量和速度有关，tA、tc两个时 刻比较，羽毛球的质量不变，但两个时刻羽毛球的速度大 小不同，因此羽毛球的动能大小不相等，故B错误；从4 t。阶段，羽毛球在不断地克服空气摩擦做功，因此部分机 械能转化为内能，所以羽毛球的机械能总量不断减少，故C 正确；从tAt阶段，羽毛球的动能部分转化为重力势能， 有一部分克服空气摩擦做功转化为内能，故D错误。 5.D由等高线图可知，B点的高度为200m,A点的高度 为100m,从B点到A点高度下降100m,重力做正功，故 A错误：该同学在匀速下山的过程中，质量不变，速度不 变，故动能不变：高度不断变小，故重力势能逐渐减小，机 械能等于动能和势能之和，因此机械能会减小，故B、C错 误，D正确。 D 6.D从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩至最短的过程 中，弹簧的形变程度逐渐变大，所以小球受到的弹力逐渐 变大，故A错误；由图乙可知，小球速度先变大后变小，在b 点时速度最大，因为小球质量不变，速度最大时动能最大， 所以小球动能先增大后减小，在b点时动能最大，故B错 误；从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中， 小球的机械能会转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能逐 渐减小，故C错误；小球从a到b的过程中，重力大于弹簧 的弹力，小球做加速运动；从b到c的过程中，重力小于弹 簧的弹力，小球做减速运动，所以在b点时，小球的重力等 于弹簧对小球的弹力，此时速度最大，故D正确。 7.A篮球从距离地面h高处以初速度斜向下传出，此 时篮球有动能和重力势能，若不计所有能量损耗，篮球的 机械能守恒，球击地反弹后的最高位置应高于起始位置， 甲路径的最大高度超过了篮球出手时的高度h,符合机械 能守恒；乙、丙、丁路径的最大高度都未高于篮球出手时的 高度h,因此应在甲路径接到篮球。 8.不变B运动员的部分机械能转化为绳子的弹性 势能 〔解析)O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为 动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变：O点 到B点前，运动员受到的重力大于绳子的拉力，合力方向 与运动员运动方向相同，运动员向下做加速运动，当到达B 点时，运动员受到的重力与拉力大小相等，此时运动员的 速度最大；运动员从A点到C点的过程中，运动员的部分 机械能转化为绳子的弹性势能，因此运动员在A点的机械 能大于C点的机械能。 9.C物体上升过程中到达离地面2处时，减少的动能 等于增加的重力势能和因克服空气阻力做功而获得的内 能之和，所以物体减少的动能大于增加的重力势能：又因 为从离地面2m处上升到4m处的过程中，再次减少的动 能又等于从2m处上升到4m处的重力势能的增量和因再 次克服空气阻力做功而获得的内能之和，因而再次减少的 动能大于重力势能的增量，由于再次减少的动能等于离地 2m处的动能，而重力势能的增量又等于离地2m处的重 力势能，所以在2处这个地方剩余的动能大于该处的重 力势能；那么要得到重力势能等于动能的地方，必须继续 上升，这样又有部分动能转化为重力势能，两者才能相等， 所以h,>2m。下落过程中到达离地面2m处时，重力势 能为原来重力势能的一半，而此时的动能小于原有重力势 能的一半，因为减少的重力势能转化为动能和内能，所以 距地面2m时，重力势能大于动能，必须继续下落，这样又 有部分重力势能转化为动能，两者才能相等，所以2< 2m。 10.如图所示，0~t,时间段，小球做加速直线运动，质量一 定，速度增大，动能增大；t,~t2时间段，小球在上升过程中 16