10.3 动能和势能 （举一反三·讲义）物理新教材沪科版八年级全一册

10.3 动能和势能 【新教材沪科版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 流动的空气可推动帆船前进而做功，高处的桩锤下落可冲击桩头而做功，张开的弓可使 箭射出而做功。物理学中，如果一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量（energy），简称能。流动的空气、举高的重锤、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。物理学中的能与哪些因素有关呢？本节我们将学习有关内容。 知识归纳 【知识点1 能量 】 1. 能量的概念 一个物体能够对其他物体做功，我们就说它具有能量，简称能。能量的国际单位是焦耳（J）。 （1）形变的跳板能把人弹飞，跳板对人能够做功，跳板具有能量； （2）拉开的弓能把箭射出，弓对箭能够做功，箭具有能量； （3）高举的石头能把人砸伤，严重会砸死，石头对人能够做功，石头具有能量。 2. 能与功的区别与联系 区别：（1）功是一个过程量，能是一个状态量。 （2）功是描述力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程面言的；能是描述一个物体做功本领强弱的物理量，是一个状态量。 （3）具有能的物体不一定正在做功，正在做功的物体一定具有能量。 联系：功是能量变化的量度。 3. 对“能够做功”与“做了功”的理解 物体”能够做功"与”做了功"是两个不同的概念,“能够做功”表示物体具有做功的本领，与做不做功没关系，“做了功”"表示结果，是力经过一段距离后对物体取得了成效。 【例1】关于能的概念，下列说法中错误的是（ ） A. 一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多； B. 动能、势能及机械能的单位都是焦耳； C. 用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能； D. 甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多 【答案】C 【解析】A、功是能量转化的量度，一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多，说法正确，不符合题意； B、动能、势能及机械能的单位都是焦耳，说法正确，不符合题意； C、用线悬挂着的静止的小球没有做功，但它具有重力势能，小球有能量，说法错误，符合题意； D、物体的动能由物体的质量与速度共同决定，甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多，说法正确，不符合题意。故选C。 【变式1-1】关于能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．一个物体能够做功，就说这个物体具有能 B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 C．一个物体做了功，说明这个物体具有能 D．用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能 【答案】A 【解析】A．由能量的概念可知，一个物体能够做功，就说明这个物体具有能量，简称能，故A正确； B． 物体能量我可以做更多的功，但一个物体已做的功越多，不能说明这个物体具有的能越多，故B错误； C．一个物体做了功，说明原来具有能量，但做功后不一定还具有能，故C错误； D．一用线悬挂着的小球，没有做功，但它有一定的高度，所以具有重力势能，故D错误。故选A。 【变式1-2】关功和能，下列说法正确的是（　　） A.能量从一个物体转移到另一个物体时，可以用功来量度能量转移的多少 B.力做功的过程就是能的转化过程，说明了功可以转化为能 C.物体做了多少功，就有多少能量消失 D.物体具有多少能，就一定能做多少功 【答案】A 【解析】物体做功的过程，实质就是能量转化或转移的过程。功是能量变化的量度，即力对物体做了多少功，就有多少能量发生了变化。而不是能量的量度． A.做功的过程总随着能量在转化，做功的过程就是物体能量的转化过程，能量从一个物体转移到另一个物体时，可以用功来量度能量转移的多少．故A正确． B.功与能是紧密联系的，功是能量转化的量度，但不能说功可以变为能，能可以变为功．故B错误． C.功是能量转化的量度，做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式（或从一个物体转移到另一个物体）的过程，能量没有消失．故C错误． D.功与能不同，功反映了能量转化的本领，做功多少，能量就转化多少，功是能量转化的量度，而不是能量的量度．故D错误． 【变式1-3】下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（ ） A. 一个物体没有做功，它一定不具有能量； B. 一个物体能够做的功越多，其动能一定越大； C. 一个物体具有能量，说明它正在做功； D. 一个物体能够做功，说明它具有能量 【答案】D 【解析】A、一个物体没有做功，可能具有能量。例如：静止在高处的苹果具有重力势能。此选项错误； B、物体能够做功，表示这个物体具有能量，能够做功越多，说明该物体具有的能量就越大，并不一定是动能越大，也有可能是重力势能，或其他形式的能。此选项错误； C、一个物体具有能量，说明它具有做功本领，但物体不一定做功。此选项错误； D、一个物体能够做功，具有做功的本领，说明它一定具有能。此选项正确。故选：D。 【知识点2 动能 】 1. 动能的定义 动能：物体由于运动具有的能量叫动能。一切运动的物体都具有动能，单位是： 焦耳（ J ） 。 2. 探究：动能的大小与哪些因素有关 【猜想与假设】 A.动能大小可能与速度有关 B.动能大小可能与质量有关 【实验器材】斜面、钢球、木块、平面。 【实验方法】控制变量法和转换法 在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只能变化一个。 （1）探究动能大小与速度关系时，控制质量不变，改变速度。 控制质量不变的办法：采用同一小球。 改变速度的办法：同一小球从不同高度滚下。 （2）探究动能大小与质量关系时，控制速度不变，改变质量的方法：质量不同的小球从同一高度滚下。 控制速度不变的办法：采用同一高度。 改变质量的办法：钢球质量不同。 在比较钢球动能大小时，用钢球对水平小木块做功多少来衡量，用测量钢球撞击小木块移动的距离来反映做功得多少，也就是用木块被撞击的距离比较动能的大小，这里用到转换法。 【实验步骤】如图所示，从斜面的不同高度由静止释放同一钢球，比较平面上的木块被钢球撞击后运动的距离，你可得出什么结论？ 从斜面的同一高度由静止释放 质量不同的钢球，比较平面上的木 块被钢球撞击后运动的距离，你又可得出什么结论？ 实验表明，同一钢球从斜面的不同高度由静止释放时，高度越高，钢球运 动到底端时的速度越大，木块被推得越远，钢球对 木块做的功越多，说明钢球具有的动能越大；质量 不同的钢球从斜面的同一高度由静止释放时，钢球 质量越大，木块被推得越远，钢球对木块做的功越 多，说明钢球具有的动能越大。 动能的大小与哪些因素有关实验结论： 物体的动能与物体的质量和速度有关。质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。 速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。 【例2】如图所示是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，，下列说法正确的是（　　） A．实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能 B．甲、乙两次实验探究的是动能大小与小球速度的关系 C．甲、乙、丙三次实验中，木块均应放在同一初始位置处 D．实验中的水平面若是光滑的，也能完成本次实验 【答案】ABC 【解析】A．实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能，动能大小通过木块移动的距离来反映，故A正确； B．甲、乙两次实验小球的质量相同，释放的高度不同，则到达水平面的速度不同，探究的是动能大小与小球速度的关系，故B正确； C．根据控制变量法，为了比较木块在水平面移动的距离，三次实验中，木块的初始位置应该相同，即三次实验中，木块均在同一初始位置处，故C正确； D．若水平面绝对光滑，小球和木块不受摩擦力作用，根据牛顿第一定律，小球和木块将做匀速直线运动，无法比较木块移动的距离，因此不能达到实验目的，故D错误。 故选ABC。 【变式2-1】近年来高空坠物伤人事件时有发生，《中华人民共和国民法典》把“高空坠物”纳入了违法行为，使受害者能依法追责。高空坠物容易伤人是因为高处的物体在下落到地面附近时具有较大的（　　） A．弹性势能 B．动能 C．重力势能 D．化学能 【答案】B 【解析】物体从高处下落的过程中，重力势能转化为动能，所以物体在下落到地面附近时具有较大的动能，容易导致人受伤。故选B。 【变式2-2】做为深圳市民的我们要积极践行“文明出行”的各项规定，比如对骑摩托车或电瓶车的规定为：出行要戴头盔头盔外部材料坚硬，内部材料松软，不带12岁以上的人，不超速行驶。下面对以上解释正确的是（　　） A. 头盔内部材料松软，发生碰撞时增大头部的受力面积，增大压强 B. 超速行驶的摩托车惯性大，容易导致交通事故的发生 C. 头盔外部材料坚硬，能抵抗一定程度来自外部的力量，减小对头部的伤害 D. 电瓶车总质量越大、速度越大时，动能越大，发生交通事故时将造成更大的伤害 【答案】CD 【解析】A．头盔内部材料松软，发生碰撞时增大头部的受力面积，可以减小对头部的压强。故A错误； B．惯性大小只与质量有关，与速度大小无关，超速行驶的摩托车的速度较大，质量不变，惯性不变，在紧急刹车时，制动距离越长，容易导致交通事故的发生，故B错误； C．头盔外部材料坚硬，硬度大，能抵抗一定程度来自外部的力量，从而能够减小对头部的伤害，故C正确； D．电瓶车总质量越大、速度越大时，电瓶车的动能越大，发生交通事故时对外做功越多，将造成更大的伤害，故D正确。 故选CD。 【变式2-3】汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载、超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中，。请根据实验现象完成下列问题。 （1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 来表示的； （2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较； （3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较； （4）若本实验中水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）得出正确结论； （5）如果小明在水平面上分别铺上不同材料，让同一小车从相同斜面上的同一高度由静止滑下，目的是使小车到达斜面底端时的 相同， （填“能”或“不能”）在平面和斜面同时铺上材料。 【答案】（1） 小木块被推动的距离 （2） 甲、丙（3） 甲、乙 （4）不能（5）速度 不能 【解析】（1）汽车超载、超速时，与物体撞击时，会将物体推动得越远，说明其动能越大，故实验中超载超速带来的危害程度可用小木块被推动的距离来表示。 （2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大，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，需要控制最初释放时的高度相同（即达到水平面的速度相同），质量不同的小球，图中甲、丙符合要求。 （3）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，需要控制小球的质量相同，最初释放时的高度不相同（即达到水平面的速度相同），图中甲、乙符合要求。 （4）若水平面绝对光滑，小球在水平面上不受阻力，小球将做匀速直线运动，不能达到探究目的。 （5）让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目的是：使小车到达水平面时的速度相同。 在斜面铺上材料会改变斜面的粗糙程度，不能控制小车到达斜面底端时的速度相同，所以不能在平面和斜面同时铺上材料。 【知识点3 势能 】 1. 重力势能定义：物体由于位置较高而具有的能叫重力势能。 2.重力势能单位：焦耳（ J ） 3.探究物体的重力势能跟哪些因素有关 如图所示，同一重物从不同高度由静止释放，自由下落撞击沙箱中的小方桌。比较小方桌下陷的深度，你可得出什么结论？ 质量不同的物体从相同高度由静止释放后，自由下落撞击沙箱中的小方桌。比较小方桌下陷的深度，你又可得出什么结论？ 实验表明，重物质量越大或同一重物被举得越高，受到撞击的小方桌陷入沙中越深，重物对小方桌做的功就越多，重物具有的重力势能越大。 实验结论：物体的重力势能与物体的质量和它所在位置的 高度有关。质量相同时，越高的物体具有的重力势能 越大。高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能  越大。 【注意】由于物体所在位置，总是相对于一定的参考位置而言的，所以， 重力势能的大小也是相对于一定的参考位置而言的。 4. 弹性势能 （1）发生形变的物体在恢复形变时可以做功，它们也具有能量。物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。 （2）在射箭时，弓张得越满，放手后，箭就射得越远。这表明，物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。 （3）势能：人们将重力势能、弹性势能这类能统称为势能（potential energy）。 动能、势能等各种能的单位与功的单位相同。在国际单位制中，功的单位是焦（J）， 能的单位也是焦（J）。 【归纳总结】动能和势能的比较 不同点： 动能产生原因是物体的运动，影响因素有质量、速度。 重力势能产生原因是处于高处，影响因素有质量、高度。 弹性势能产生原因是物体发生弹性形变，影响因素有弹性形变程度、材料。 相同点： 具有能的物体都可以做功，动能和势能的单位都是焦耳(J)。 【例3】如图，在探究重力势能的大小跟哪些因素有关的实验中，让质量50g的钩码和10g的木块分别从25cm高处自由下落冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，可以探究重力势能与_______的关系，钩码下落过程中重力势能转化为_____能（空气阻力不计）。利用这组器材还可以探究：________________。 【答案】质量 动 压力的作用效果与哪些因素有关 【解析】根据控制变量法原则，实验变量是用不同质量的物体做实验，所以可探究重力势能与质量的关系。 钩码下落过程中，高度变小，重力势能减少，速度变大，动能变大，所以重力势能转化为动能。 该实验装置主要通过看小方桌下陷的深度来判断所探究的因素，运用了转换法，利用这组器材还可以探究压力的作用效果与哪些因素有关。 【变式3-1】在粗糙程度相同的地面上，手推木块向右压缩弹簧（图甲）；松手后，木块在弹力作用下沿水平地面向左运动，木块离开弹簧后，运动到某一位置停下（图乙）。下列说法正确的是（    ） A．图甲中弹簧的弹性势能大于图乙中弹簧的弹性势能 B．释放木块，在木块与弹簧分离前，动能转化为弹性势能 C．在整个过程中，木块的动能不变 D．木块离开弹簧后能继续运动，是因为它受到惯性的作用 【答案】A 【解析】A．图甲中弹簧形变量较大，则图甲的弹性势能大于图乙中弹簧的弹性势能，故A正确； B．释放木块，在木块与弹簧分离前，弹簧形变量变小，弹性势能减小，木块的质量不变，速度变快，木块的动能变大，弹簧的弹性势能转化为木块的动能，故B错误； C．在整个过程中，木块的质量不变，速度先变快，后变小，木块的动能先变大后变小，故C错误； D．木块离开弹簧后能继续运动，是由于木块具有惯性，惯性是一种性质，不是力，不能说惯性的作用，故D错误。故选A。 【变式3-2】说明下列物体各具有哪种形式的能： （1）水平路面上行驶的汽车具有_____； （2）被拉长的弹簧具有_____ （3）飞流直下的瀑布具有________． 【答案】 （1） 动能 （2）弹性势能 （3） 动能和重力势能 【解析】（1）物体由于运动而具有的能量叫动能；动能的大小与物体的质量、速度有关； （2）物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；重力势能的大小与物体的质量、高度有关． 【解析】(1)水平路面上行驶的汽车有质量，因为运动能够对外做功，所以具有动能； (2)正在拉长的弹簧；发生了弹性形变，则说明具有弹性势能； (3)飞流直下的瀑布具有速度和高度，所以具有动能和重力势能． 【变式3-3】在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，利用实验小桌、箱体透明的沙箱、重量不同的重物A和B（mA＜mB）。让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，实验现象如图甲、乙、丙所示。比较图甲、乙可知，物体的重力势能与物体被举高的________有关；比较图________可知，物体的重力势能与物体的质量有关，高度相同的物体，_________越大，它的重力势能越大。 【答案】高度 甲丙 质量 【解析】甲、乙两物体质量相同，被举的高度不同，是探究重力势能与物体被举的高度之间的关系。 要探究物体的重力势能与物体的质量有关，必须控制物体被举的高度相同质量不同，所以应该选择比较甲和丙。 比较图甲和丙可知，两物体高度相同，B的质量较大，桌腿陷入沙子更深，可得出结论：物体的重力势能与物体的质量有关，在高度相同的情况下，物体的质量越大，它所具有的重力势能就越大。 模块三 课后作业 一、选择题(共11题) 1．作为国际通用测量语言的国际单位制，极大地方便了国际交流。在国际单位制中，能量的单位是（　　） A．牛顿 B．瓦特 C．焦耳 D．帕斯卡 【答案】C 【解析】A．在国际单位制中，力的基本单位是牛顿，简称牛，故A不符合题意； B．在国际单位制中，功率的基本单位是瓦特，故B不符合题意； C．在国际单位制中，功和各种能量的基本单位是焦耳，简称焦，故C符合题意； D．在国际单位制中，压强的基本单位是帕斯卡，简称帕，故D不符合题意。故选C。 2. 下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（ ） A. 一个物体没有做功，它一定不具有能量； B. 一个物体能够做的功越多，其动能一定越大； C. 一个物体具有能量，说明它正在做功； D. 一个物体能够做功，说明它具有能量 【答案】D 【解析】A、一个物体没有做功，可能具有能量。例如：静止在高处的苹果具有重力势能。此选项错误； B、物体能够做功，表示这个物体具有能量，能够做功越多，说明该物体具有的能量就越大，并不一定是动能越大，也有可能是重力势能，或其他形式的能。此选项错误； C、一个物体具有能量，说明它具有做功本领，但物体不一定做功。此选项错误； D、一个物体能够做功，具有做功的本领，说明它一定具有能。此选项正确。故选：D。 3. 荡秋千是小朋友都喜欢的一种娱乐活动．如图所示，一个小朋友正在由最高点向最低点运动的过程中（    ） A．运动状态不变 B．动能越来越大 C．重力不做功 D．惯性越来越大 【答案】B 【解析】A．小朋友正在由最高点向最低点运动的过程中，运动的方向和速度大小发生改变，运动状态发生改变，故A不符合题意； B．小朋友由最高点向最低点运动的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故B符合题意； C．小朋友由最高点向最低点运动的过程中，重力的方向竖直向下，小朋友在重力的方向上通过一定的距离，重力做功，故C不符合题意； D．惯性与物体的质量有关，小朋友的质量不变，惯性不变，故D不符合题意。故选B。 4. 小明对所学物理量或物理名词进行了如图所示的归纳，（1）、（2）处的内容依次可能是（　　） A．密度、速度 B．重力、电功 C．动能、功率 D．机械效率、功 【答案】C 【解析】A．密度是物质的一种特性，与质量无关；速度等于路程和时间的比值，用比值法定义的，故A不符合题意； B．重力的大小与质量有关，电功不是比值法定义的，故B不符合题意； C．动能与物体的质量有关，功率是功和时间的比值，用比值法定义的，故C符合题意； D．机械效率是有用功与总功的比值，有用功与物体的重力有关，而重力的大小与质量有关，所以机械效率与质量有关；功的大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，不是用比值法定义的，故D不符合题意。故选C。 5．下列物体只具有重力势能的是（　　） A．下落的篮球 B．拉弯的弓 C．水平路面上跑步的人 D．大坝拦住的上游水 【答案】D 【解析】A. 下落的篮球，处于运动状态，则具有动能和重力势能，故A不符合题意； B. 拉弯的弓，弓发生了弹性形变，则具有弹性势能，故B不符合题意； C. 水平路面上跑步的人，此时人只有动能，故C不符合题意； D. 大坝拦住的上游水，水被拦住，处于静止，但有一定的高度，则只有重力势能，故D符合题意。故选D。 6. 为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（ ） A.喷雾的目的是为了清洁地面 B.喷出的水雾是水蒸气液化形成的 C.喷雾车的动能不变 D.喷雾车的重力势能变小 【答案】D 【解析】A.喷雾的目的是为了降尘，故A错误； B.喷雾车喷出的水雾，状态没有发生变化，所以水雾的形成过程中没有发生物态变化，故B错误； CD.喷雾车作业时保持匀速直线运动，速度和高度不变，质量减小，所以动能和重力势能均减小，故C错误，D正确。故选D。 7. （2025四川乐山）为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求，某校组织学生远足爬山，开展户外运动。爬山区域等高线如图所示，不考虑重力变化，队伍重力势能最大的位置是（　　） A. A处 B. B处 C. C处 D. D处 【答案】D 【解析】重力势能与物体的质量和所处高度有关，学生远足爬山过程中，质量不变，高度越高，重力势能越大，由图可知，D位置高度为800m，高度最高，因此队伍重力势能最大的位置是D处。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 8．成都大运会女子双人10米跳台决赛上，中国组合张家齐和掌敏洁在比赛中加速下落，如图所示。关于其中一名运动员下落过程中的动能和重力势能的变化，下列说法正确的是（　　） A．动能减小 B．动能不变 C．重力势能减小 D．重力势能增大 【答案】C 【解析】中国组合张家齐和掌敏洁在比赛中加速下落过程中，速度增大，动能变大，高度降低，重力势能减小，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 9. 如图所示，蹦床运动员在竖直方向上从某位置静止下落，在与蹦床面接触后，继续向下运动直至最低点，若不考虑空气阻力，下列关于该过程中说法不正确的是（ ） A.蹦床凹陷说明力可以使物体发生形变 B.运动员的动能一直在增大 C.运动员在接触蹦床后受到的弹力一直在增大 D.运动员在下落到最低点时，减小的重力势能等于蹦床增加的弹性势能 【答案】AD 【解析】A.运动员给蹦床一个向下的力，蹦床向下凹陷，说明力可以使物体发生形变．故A正确； B.运动员从最高点向下运动到接触蹦床前，只受重力作用，做加速运动；从接触蹦床到最低点的过程中，弹力先是小于重力，随后大于重力，运动员先做加速运动，后做减速运动；故其动能先增大后减小．故B错误； C.运动员在接触蹦床后受到的弹力一直在增大．故C正确； D.运动员从接触蹦床到到最低点时，根据能量守恒可知，运动员减小的重力势能与减小的动能之和才等于弹性势能的增加量。故D错误。故选AD。 10. 如图，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（　　） A. 动能减小，重力势能增大 B. 动能增大，重力势能减小 C.动能增大，重力势能增大 D. 动能减小，重力势能减小 【答案】C 【解析】舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。 11.如图甲所示，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球接触弹簧开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间关系如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变。则下列说法正确的是（ ） A.小球在b点时重力大于弹力 B.小球接触弹簧后动能就开始减小 C.在运动过程中小球的重力势能一直在减小D.小球在最低点时，速度为零，处于平衡状态 【答案】C 【解答】A.小球从a到b的过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当小球到达b点时，弹力与重力相等，故A错误； B.小球接触弹簧后开始的一段时间内，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，其速度增大；当弹力与重力相等时，合力为零，速度最大；小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小直至为0。所以小球的速度先变大后变小，动能也先变大后变小，故B错误； C.从小球接触弹簧开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，高度一直在减小，所以小球的重力势能一直在减小，故C正确； D.小球在最低点时，将弹簧压缩至最短，即弹簧的压缩量最大，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于非平衡状态，故D错误。故选：C。 二、填空题(共5题) 12. 写出下列物体具有什么形式的能。  （1）高速升空的火箭：______； （2）被拉长的弹弓上的橡皮筋：______； （3）被水电站拦河坝拦住的上游水：______； （4）竖直到达最高点的上抛小球：______。 【答案】动能、重力势能；弹性势能；重力势能；重力势能。 【解析】（1）高速升空的火箭具有动能和重力势能；  （2）被拉长的弹弓上的橡皮筋具有弹性势能；  （3）被水电站拦河坝拦住的上游水具有重力势能；  （4）竖直到达最高点的上抛小球，在高处，具有重力势能。  13．泰安市环卫部门用如图所示的道路垃圾清扫车打扫街道卫生，清扫车工作时垃圾被“吸”到垃圾箱中，实现路面清扫。若垃圾车在清扫过程中沿路面匀速行驶，则清扫车的动能_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】变大 【解析】动能的大小与物体的质量和速度有关。垃圾车在清扫过程中沿路面匀速行驶，其速度不变，质量变大，所以车的动能变大。 14．如图为小庆滑雪时的情景，他收起雪杖加速下滑的过程中，动能________，重力势能_________（均选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】变大 变小 【解析】他收起雪杖加速下滑的过程中，质量不变，速度增大，高度下降，故动能变大，重力势能变小。 15. 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，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、可知：物体重力势能的大小与物体的______有关；比较______可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。 【答案】 多 高度 a、c 【解析】物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法。 由、两图可知，物体的质量，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关。 比较、两图可知，物体的质量，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。 16. 如图所示是“探究重力势能大小影响因素”的实验。实验器材有体积较大的容器、A的质量比B的质量小的实心铁块、小方桌、橡皮泥。 （1）根据橡皮泥小桌陷入橡皮泥的深度判断______大小； （2）从高楼上向下抛丢垃圾，是一种不文明行为，造成楼下人员受伤的事时有发生。下列可以解释“高空抛物”的危害是______两次实验。 【答案】（1）重力势能（2） 甲乙 【解析】（1）橡皮泥、海绵、泡沫中，橡皮泥最容易发生形变，实验中采用转换法，通过小桌陷入的深度判断重力势能大小，当小桌放在橡皮泥上时，小桌下陷深度最明显，因此以上器材中最好选择橡皮泥进行实验。 （2）物体的重力势能与重力、高度有关，“高空抛物”出现的危害，主要是物体质量一定，所在高度高，重力势能大导致，应采用甲乙实验解释。 三、简答题(共2题) 17. 如图是国产防火救灾无人机TB001携灭火弹起飞的情景。请回答： （1）无人机的机翼形状上凸下平，使飞机获得升力，其原理是什么？ （2）执行投放灭火弹任务时，保持匀速飞行的无人机投弹前后的动能怎样变化？为什么？ 【答案】见解析 【解析】（1）机翼的形状上凸下平，机翼上方空气流速大压强小，机翼下方空气流速小压强大，故产生向上的压强差，因而产生向上的压力差，即飞机的升力。 （2）无人机的动能变小；动能由质量和速度决定，因为无人机的速度不变，但投弹后质量减小，所以动能变小。 18. 某段道路旁有如图所示的限速标志，请用物理知识解释：汽车限速行驶的原因？ 【答案】见解析 【解析】物体的动能与质量和速度有关，车的质量一定时，车速越大，具有的动能就越大，在刹车时，克服摩擦力做的功也越多，当摩擦力不变时，行驶的路程就越长，所以很难停下来，容易出现严重的交通事故；若发生交通事故，车原来具有的动能越大，造成的破坏越大。 四、探究与实验题(共5题) 19. 为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。 （1）实验中探究的“物体的动能”是指______（选填字母）。 A. 钢球在斜面上的动能 B. 钢球撞击木块时的动能 C. 木块被撞击后的动能 （2）若水平面是光滑的，______（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：___________。 【答案】 （1）B （2） 不能 （3） 增大斜面高度 【解析】（1）此实验用了转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时的动能大小，故B符合题意。 （2）若水平面光滑，木块就会做匀速直线运动，无法通过比较木块移动距离的远近来判断小球动能的大小，达不到实验的目的。 （3） 实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，说明小球到达水平面的动能比较小。实验时可以增加斜面的高度来增加小球的重力势能从而改进这一问题。 20. 如图所示是某实验小组探究动能的大小与什么因素有关的实验装置。实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩。 （1）本实验是通过观察________来比较钢球动能的大小； （2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关； （3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关； （4）本实验中用到的研究方法是________（填其中一种即可）。 【答案】 （1）弹簧被压缩的程度 （2）速度 （3）质量 （4）控制变量法（或转换法） 【解析】（1）实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩，将动能转化为弹簧的弹性势能，钢球的动能越大，转化成的弹性势能越大，弹簧被压缩的程度就越大，所以本实验是通过观察弹簧被压缩的程度来比较钢球动能的大小，这是利用了转换法。 （2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与速度有关，物体的速度越大动能越大。 （3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与质量有关，物体的速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 （4）本实验中在探究动能大小与质量的关系时，控制小球的速度不变，用到的研究方法是控制变量法。 21. 某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想： 猜想一：物体动能大小与物体的质量有关 猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关 为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.1kg、0.2kg和0.3kg）、木块和长木板． 实验装置如图所示，让钢球从高为的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的木块后，将木块撞出一段距离．在同样的平面上，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大． 该同学利用上述器材和装置进行了实验，并在下表中记录了实验获得的数据． 次数 钢球质量 钢球下落高度 木块移动距离 1 0.1 10 8 2 0.1 25 19 3 0.2 20 26 4 0.2 10 15 5 0.3 10 22 6 0.3 15 30 请你完成下列任务： （1）表中_____（填写次数序号）三次实验可以验证猜想一； （2）分析表中数据，可以得到猜想二的结论是_____； （3）若水平面为光滑的，该实验还能比较木块被撞出的距离得出结论吗？_____（选填“能”或“不能”）． 【答案】 （1）1、4、5 （2）质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大 （3） 不能 【解析】根据题中“在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时”可知，本题考查探究影响动能大小的因素．实验时用控制变量法分别探究物体动能大小与质量、速度的关系．由表格中的数据，运用控制变量法得出结论． （1）为了验证猜想一，物体动能大小与物体的质量有关．应选用质量不同的钢球，从斜面的同一位置由静止滚下，控制小球到达斜面底部的速度相同．因此选表中1、4 、5三次实验进行探究． （2）分析表中数据，1、 2（3 、4或5、 6），质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大． （3）若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去，木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定，所以小球的动能的大小就无法比较．不能得出实验结论． 22．在探究重力势能大小与物体质量和高度的关系的实验中，实验装置如图所示。 (1)将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度。忽略摩擦，整个过程涉及的能量转化情况为__________，铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越__________（选填“大”或“小”）。 (2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为L1、L2（L1＞L2），则你能得出的结论是__________。 (3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路__________。 【答案】(1)重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能 小 （2）质量相同，高度越低，重力势能越小(3)质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧被压缩后的长度 【解析】（1）整个过程涉及的能量转化情况为：重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能。 铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为L1、L2（L1＞L2），结合（1）的分析，可得出的结论是：质量相同，高度越低，重力势能越小。 （3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，就要控制铁球位于斜面的高度相同，改变铁球的质量，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧被压缩后的长度。 23. 在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。 （1）实验时，木块应在木桩____（填“正上方”或“后上方”）释放，将木桩打入沙中； （2）比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可得出结论：当质量一定时，__________； （3）比较木块B和C将木桩打入沙中的深度，小刚认为：物体重力势能的大小与质量无关，你认为小刚的观点是_____（填“正确”或“错误”）的，理由是___________。 【答案】 （1） 正上方（2） 物体高度越高，重力势能越大 （3） 错误 木块B、C释放时的高度不同 【解析】（1）木块释放后会在重力的作用下沿竖直方向运动，为了使木块准确撞击木桩，故木块应在木桩的正上方释放。 （2）木块A、B质量相同，木块B的高度大，木块B释放后将木桩打入沙中的深度大，即在质量一定时，物体高度越高，将木桩打入沙中的深度越深，说明重力势能越大，故能得出结论：当质量一定时，物体高度越高，重力势能越大。 （3）由图可知，木块B、C下落的高度不同，质量也不同，将木桩打入沙中的深度相同，要探究物体重力势能的大小与质量的关系，应控制物体下落的高度相同，所以小刚的结论是错误的。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 10.3 动能和势能 【新教材沪科版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 流动的空气可推动帆船前进而做功，高处的桩锤下落可冲击桩头而做功，张开的弓可使 箭射出而做功。物理学中，如果一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量（energy），简称能。流动的空气、举高的重锤、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。物理学中的能与哪些因素有关呢？本节我们将学习有关内容。 知识归纳 【知识点1 能量 】 1. 能量的概念 一个物体能够对其他物体做功，我们就说它具有能量，简称能。能量的国际单位是焦耳（J）。 （1）形变的跳板能把人弹飞，跳板对人能够做功，跳板具有能量； （2）拉开的弓能把箭射出，弓对箭能够做功，箭具有能量； （3）高举的石头能把人砸伤，严重会砸死，石头对人能够做功，石头具有能量。 2. 能与功的区别与联系 区别：（1）功是一个过程量，能是一个状态量。 （2）功是描述力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程面言的；能是描述一个物体做功本领强弱的物理量，是一个状态量。 （3）具有能的物体不一定正在做功，正在做功的物体一定具有能量。 联系：功是能量变化的量度。 3. 对“能够做功”与“做了功”的理解 物体”能够做功"与”做了功"是两个不同的概念,“能够做功”表示物体具有做功的本领，与做不做功没关系，“做了功”"表示结果，是力经过一段距离后对物体取得了成效。 【例1】关于能的概念，下列说法中错误的是（ ） A. 一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多； B. 动能、势能及机械能的单位都是焦耳； C. 用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能； D. 甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多 【答案】C 【解析】A、功是能量转化的量度，一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多，说法正确，不符合题意； B、动能、势能及机械能的单位都是焦耳，说法正确，不符合题意； C、用线悬挂着的静止的小球没有做功，但它具有重力势能，小球有能量，说法错误，符合题意； D、物体的动能由物体的质量与速度共同决定，甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多，说法正确，不符合题意。故选C。 【变式1-1】关于能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．一个物体能够做功，就说这个物体具有能 B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 C．一个物体做了功，说明这个物体具有能 D．用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能 【变式1-2】关功和能，下列说法正确的是（　　） A.能量从一个物体转移到另一个物体时，可以用功来量度能量转移的多少 B.力做功的过程就是能的转化过程，说明了功可以转化为能 C.物体做了多少功，就有多少能量消失 D.物体具有多少能，就一定能做多少功 【变式1-3】下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（ ） A. 一个物体没有做功，它一定不具有能量； B. 一个物体能够做的功越多，其动能一定越大； C. 一个物体具有能量，说明它正在做功； D. 一个物体能够做功，说明它具有能量 【知识点2 动能 】 1. 动能的定义 动能：物体由于运动具有的能量叫动能。一切运动的物体都具有动能，单位是： 焦耳（ J ） 。 2. 探究：动能的大小与哪些因素有关 【猜想与假设】 A.动能大小可能与速度有关 B.动能大小可能与质量有关 【实验器材】斜面、钢球、木块、平面。 【实验方法】控制变量法和转换法 在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只能变化一个。 （1）探究动能大小与速度关系时，控制质量不变，改变速度。 控制质量不变的办法：采用同一小球。 改变速度的办法：同一小球从不同高度滚下。 （2）探究动能大小与质量关系时，控制速度不变，改变质量的方法：质量不同的小球从同一高度滚下。 控制速度不变的办法：采用同一高度。 改变质量的办法：钢球质量不同。 在比较钢球动能大小时，用钢球对水平小木块做功多少来衡量，用测量钢球撞击小木块移动的距离来反映做功得多少，也就是用木块被撞击的距离比较动能的大小，这里用到转换法。 【实验步骤】如图所示，从斜面的不同高度由静止释放同一钢球，比较平面上的木块被钢球撞击后运动的距离，你可得出什么结论？ 从斜面的同一高度由静止释放 质量不同的钢球，比较平面上的木 块被钢球撞击后运动的距离，你又可得出什么结论？ 实验表明，同一钢球从斜面的不同高度由静止释放时，高度越高，钢球运 动到底端时的速度越大，木块被推得越远，钢球对 木块做的功越多，说明钢球具有的动能越大；质量 不同的钢球从斜面的同一高度由静止释放时，钢球 质量越大，木块被推得越远，钢球对木块做的功越 多，说明钢球具有的动能越大。 动能的大小与哪些因素有关实验结论： 物体的动能与物体的质量和速度有关。质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。 速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。 【例2】如图所示是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，，下列说法正确的是（　　） A．实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能 B．甲、乙两次实验探究的是动能大小与小球速度的关系 C．甲、乙、丙三次实验中，木块均应放在同一初始位置处 D．实验中的水平面若是光滑的，也能完成本次实验 【答案】ABC 【解析】A．实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能，动能大小通过木块移动的距离来反映，故A正确； B．甲、乙两次实验小球的质量相同，释放的高度不同，则到达水平面的速度不同，探究的是动能大小与小球速度的关系，故B正确； C．根据控制变量法，为了比较木块在水平面移动的距离，三次实验中，木块的初始位置应该相同，即三次实验中，木块均在同一初始位置处，故C正确； D．若水平面绝对光滑，小球和木块不受摩擦力作用，根据牛顿第一定律，小球和木块将做匀速直线运动，无法比较木块移动的距离，因此不能达到实验目的，故D错误。 故选ABC。 【变式2-1】近年来高空坠物伤人事件时有发生，《中华人民共和国民法典》把“高空坠物”纳入了违法行为，使受害者能依法追责。高空坠物容易伤人是因为高处的物体在下落到地面附近时具有较大的（　　） A．弹性势能 B．动能 C．重力势能 D．化学能 【变式2-2】做为深圳市民的我们要积极践行“文明出行”的各项规定，比如对骑摩托车或电瓶车的规定为：出行要戴头盔头盔外部材料坚硬，内部材料松软，不带12岁以上的人，不超速行驶。下面对以上解释正确的是（　　） A. 头盔内部材料松软，发生碰撞时增大头部的受力面积，增大压强 B. 超速行驶的摩托车惯性大，容易导致交通事故的发生 C. 头盔外部材料坚硬，能抵抗一定程度来自外部的力量，减小对头部的伤害 D. 电瓶车总质量越大、速度越大时，动能越大，发生交通事故时将造成更大的伤害 【变式2-3】汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载、超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中，。请根据实验现象完成下列问题。 （1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 来表示的； （2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较； （3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较； （4）若本实验中水平面绝对光滑，则 （选填“能”或“不能”）得出正确结论； （5）如果小明在水平面上分别铺上不同材料，让同一小车从相同斜面上的同一高度由静止滑下，目的是使小车到达斜面底端时的 相同， （填“能”或“不能”）在平面和斜面同时铺上材料。 【知识点3 势能 】 1. 重力势能定义：物体由于位置较高而具有的能叫重力势能。 2.重力势能单位：焦耳（ J ） 3.探究物体的重力势能跟哪些因素有关 如图所示，同一重物从不同高度由静止释放，自由下落撞击沙箱中的小方桌。比较小方桌下陷的深度，你可得出什么结论？ 质量不同的物体从相同高度由静止释放后，自由下落撞击沙箱中的小方桌。比较小方桌下陷的深度，你又可得出什么结论？ 实验表明，重物质量越大或同一重物被举得越高，受到撞击的小方桌陷入沙中越深，重物对小方桌做的功就越多，重物具有的重力势能越大。 实验结论：物体的重力势能与物体的质量和它所在位置的 高度有关。质量相同时，越高的物体具有的重力势能 越大。高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能  越大。 【注意】由于物体所在位置，总是相对于一定的参考位置而言的，所以， 重力势能的大小也是相对于一定的参考位置而言的。 4. 弹性势能 （1）发生形变的物体在恢复形变时可以做功，它们也具有能量。物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。 （2）在射箭时，弓张得越满，放手后，箭就射得越远。这表明，物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。 （3）势能：人们将重力势能、弹性势能这类能统称为势能（potential energy）。 动能、势能等各种能的单位与功的单位相同。在国际单位制中，功的单位是焦（J）， 能的单位也是焦（J）。 【归纳总结】动能和势能的比较 不同点： 动能产生原因是物体的运动，影响因素有质量、速度。 重力势能产生原因是处于高处，影响因素有质量、高度。 弹性势能产生原因是物体发生弹性形变，影响因素有弹性形变程度、材料。 相同点： 具有能的物体都可以做功，动能和势能的单位都是焦耳(J)。 【例3】如图，在探究重力势能的大小跟哪些因素有关的实验中，让质量50g的钩码和10g的木块分别从25cm高处自由下落冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，可以探究重力势能与_______的关系，钩码下落过程中重力势能转化为_____能（空气阻力不计）。利用这组器材还可以探究：________________。 【答案】质量 动 压力的作用效果与哪些因素有关 【解析】根据控制变量法原则，实验变量是用不同质量的物体做实验，所以可探究重力势能与质量的关系。 钩码下落过程中，高度变小，重力势能减少，速度变大，动能变大，所以重力势能转化为动能。 该实验装置主要通过看小方桌下陷的深度来判断所探究的因素，运用了转换法，利用这组器材还可以探究压力的作用效果与哪些因素有关。 【变式3-1】在粗糙程度相同的地面上，手推木块向右压缩弹簧（图甲）；松手后，木块在弹力作用下沿水平地面向左运动，木块离开弹簧后，运动到某一位置停下（图乙）。下列说法正确的是（    ） A．图甲中弹簧的弹性势能大于图乙中弹簧的弹性势能 B．释放木块，在木块与弹簧分离前，动能转化为弹性势能 C．在整个过程中，木块的动能不变 D．木块离开弹簧后能继续运动，是因为它受到惯性的作用 【变式3-2】说明下列物体各具有哪种形式的能： （1）水平路面上行驶的汽车具有_____； （2）被拉长的弹簧具有_____ （3）飞流直下的瀑布具有________． 【变式3-3】在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，利用实验小桌、箱体透明的沙箱、重量不同的重物A和B（mA＜mB）。让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，实验现象如图甲、乙、丙所示。比较图甲、乙可知，物体的重力势能与物体被举高的________有关；比较图________可知，物体的重力势能与物体的质量有关，高度相同的物体，_________越大，它的重力势能越大。 模块三 课后作业 一、选择题(共11题) 1．作为国际通用测量语言的国际单位制，极大地方便了国际交流。在国际单位制中，能量的单位是（　　） A．牛顿 B．瓦特 C．焦耳 D．帕斯卡 2. 下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（ ） A. 一个物体没有做功，它一定不具有能量； B. 一个物体能够做的功越多，其动能一定越大； C. 一个物体具有能量，说明它正在做功； D. 一个物体能够做功，说明它具有能量 3. 荡秋千是小朋友都喜欢的一种娱乐活动．如图所示，一个小朋友正在由最高点向最低点运动的过程中（    ） A．运动状态不变 B．动能越来越大 C．重力不做功 D．惯性越来越大 4. 小明对所学物理量或物理名词进行了如图所示的归纳，（1）、（2）处的内容依次可能是（　　） A．密度、速度 B．重力、电功 C．动能、功率 D．机械效率、功 5．下列物体只具有重力势能的是（　　） A．下落的篮球 B．拉弯的弓 C．水平路面上跑步的人 D．大坝拦住的上游水 6. 为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（ ） A.喷雾的目的是为了清洁地面 B.喷出的水雾是水蒸气液化形成的 C.喷雾车的动能不变 D.喷雾车的重力势能变小 7. （2025四川乐山）为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求，某校组织学生远足爬山，开展户外运动。爬山区域等高线如图所示，不考虑重力变化，队伍重力势能最大的位置是（　　） A. A处 B. B处 C. C处 D. D处 8．成都大运会女子双人10米跳台决赛上，中国组合张家齐和掌敏洁在比赛中加速下落，如图所示。关于其中一名运动员下落过程中的动能和重力势能的变化，下列说法正确的是（　　） A．动能减小 B．动能不变 C．重力势能减小 D．重力势能增大 9. 如图所示，蹦床运动员在竖直方向上从某位置静止下落，在与蹦床面接触后，继续向下运动直至最低点，若不考虑空气阻力，下列关于该过程中说法不正确的是（ ） A.蹦床凹陷说明力可以使物体发生形变 B.运动员的动能一直在增大 C.运动员在接触蹦床后受到的弹力一直在增大 D.运动员在下落到最低点时，减小的重力势能等于蹦床增加的弹性势能 10. 如图，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（　　） A. 动能减小，重力势能增大 B. 动能增大，重力势能减小 C.动能增大，重力势能增大 D. 动能减小，重力势能减小 11.如图甲所示，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球接触弹簧开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间关系如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变。则下列说法正确的是（ ） A.小球在b点时重力大于弹力 B.小球接触弹簧后动能就开始减小 C.在运动过程中小球的重力势能一直在减小D.小球在最低点时，速度为零，处于平衡状态 二、填空题(共5题) 12. 写出下列物体具有什么形式的能。  （1）高速升空的火箭：______； （2）被拉长的弹弓上的橡皮筋：______； （3）被水电站拦河坝拦住的上游水：______； （4）竖直到达最高点的上抛小球：______。 13．泰安市环卫部门用如图所示的道路垃圾清扫车打扫街道卫生，清扫车工作时垃圾被“吸”到垃圾箱中，实现路面清扫。若垃圾车在清扫过程中沿路面匀速行驶，则清扫车的动能_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 14．如图为小庆滑雪时的情景，他收起雪杖加速下滑的过程中，动能________，重力势能_________（均选填“变大”、“不变”或“变小”）。 15. 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，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、可知：物体重力势能的大小与物体的______有关；比较______可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。 16. 如图所示是“探究重力势能大小影响因素”的实验。实验器材有体积较大的容器、A的质量比B的质量小的实心铁块、小方桌、橡皮泥。 （1）根据橡皮泥小桌陷入橡皮泥的深度判断______大小； （2）从高楼上向下抛丢垃圾，是一种不文明行为，造成楼下人员受伤的事时有发生。下列可以解释“高空抛物”的危害是______两次实验。 三、简答题(共2题) 17. 如图是国产防火救灾无人机TB001携灭火弹起飞的情景。请回答： （1）无人机的机翼形状上凸下平，使飞机获得升力，其原理是什么？ （2）执行投放灭火弹任务时，保持匀速飞行的无人机投弹前后的动能怎样变化？为什么？ 18. 某段道路旁有如图所示的限速标志，请用物理知识解释：汽车限速行驶的原因？ 四、探究与实验题(共5题) 19. 为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。 （1）实验中探究的“物体的动能”是指______（选填字母）。 A. 钢球在斜面上的动能 B. 钢球撞击木块时的动能 C. 木块被撞击后的动能 （2）若水平面是光滑的，______（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：___________。 20. 如图所示是某实验小组探究动能的大小与什么因素有关的实验装置。实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩。 （1）本实验是通过观察________来比较钢球动能的大小； （2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关； （3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关； （4）本实验中用到的研究方法是________（填其中一种即可）。 21. 某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想： 猜想一：物体动能大小与物体的质量有关 猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关 为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.1kg、0.2kg和0.3kg）、木块和长木板． 实验装置如图所示，让钢球从高为的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的木块后，将木块撞出一段距离．在同样的平面上，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大． 该同学利用上述器材和装置进行了实验，并在下表中记录了实验获得的数据． 次数 钢球质量 钢球下落高度 木块移动距离 1 0.1 10 8 2 0.1 25 19 3 0.2 20 26 4 0.2 10 15 5 0.3 10 22 6 0.3 15 30 请你完成下列任务： （1）表中_____（填写次数序号）三次实验可以验证猜想一； （2）分析表中数据，可以得到猜想二的结论是_____； （3）若水平面为光滑的，该实验还能比较木块被撞出的距离得出结论吗？_____（选填“能”或“不能”）． 22．在探究重力势能大小与物体质量和高度的关系的实验中，实验装置如图所示。 (1)将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度。忽略摩擦，整个过程涉及的能量转化情况为__________，铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越__________（选填“大”或“小”）。 (2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为L1、L2（L1＞L2），则你能得出的结论是__________。 (3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路__________。 23. 在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。 （1）实验时，木块应在木桩____（填“正上方”或“后上方”）释放，将木桩打入沙中； （2）比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可得出结论：当质量一定时，__________； （3）比较木块B和C将木桩打入沙中的深度，小刚认为：物体重力势能的大小与质量无关，你认为小刚的观点是_____（填“正确”或“错误”）的，理由是___________。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $