資源簡介

一、動能
（一）動能的概念
物體由于運動而具有的能量叫做動能。一切做機械運動的物體都具有動能。例如:飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、流動的水和空氣等，都具有動能。
（二）探究影響動能大小的因素
(1)提出問題:動能的大小與哪些因素有關
(2)猜想與假設:物體動能大，表示物體由于運動而具有的能量大，所以動能可能與物體的運動速度有關，還可能與物體的質量有關。
(3)設計實驗與制訂計劃:讓小車從斜面上滑下，碰到一個木塊上，推動木塊做功。在同樣的水平面上，通過木塊被推動的距離大小，判斷出小車動能的大小。
①探究動能大小與速度的關系:讓同一小車從不同高度滑下，看哪次木塊被推得遠
②探究動能大小與質量的關系:換用質量不同小車，讓它們從同一高度滑下，看哪個小車把木塊推得遠
(4)進行實驗與收集證據:
①同一小車從不同高度滑下，小車碰撞木塊時的速度不同。高度越高，小車滑下時速度越大，木塊被推得越遠，說明物體動能的大小與物體的速度有關。
②不同小車從同一高度滑下，小車碰撞木塊時的速度相同。質量大的小車將木塊推得遠，說明物體動能的大小與物體的質量有關。
(5)實驗結論:物體動能的大小與物體的質量和運動速度有關。質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
（三）在探究和理解動能大小與哪些因素有關時，應注意以下兩點
(1)因動能的大小與物體的質量、運動的速度兩個因素有關，所以要用控制變量的方法進行實驗。
(2)一切運動的物體都具有動能，物體的動能由物體的質量和其速度的大小共同決定，在比較物體的動能大小或分析物體動能大小的變化時，要同時考慮到物體的質量和物體的速度兩個因素，不能只考慮其中的一個方面。例如:一顆子彈的速度大于火車的速度，并不能說明子彈的動能就一定比火車的動能大，因為子彈的質量比火車的質量小得多；也不能因為火車的質量比子彈的質量大得多，就認為火車的動能就一定比子彈的動能大，因為火車的速度比子彈小得多。
二、勢能
（一）重力勢能
(1)定義:物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。
判斷一個物體是否具有重力勢能，關鍵是看此物體相對某一個平面有沒有被舉高，即相對此平面有沒有一定的高度。 若有，則物體具有重力勢能；若沒有，則物體不具有重力勢能。
(2)探究影響重力勢能大小的因素的實驗
實驗原理 金屬小球的重力勢能由被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來表示，撞出的沙坑越深越大，表明金屬小球的重力勢能越大
實驗過程 a.探究重力勢能與高度的關系:從不同高度自由釋放同一金屬小球，觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大??；b.探究重力勢能與質量的關系:從同一高度自由釋放質量不同的金屬小球，觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大小
實驗現象 a.同一個金屬小球，下落高度越高，金屬小球所撞出的沙坑越深越大；b.下落相同的高度，質量越大的金屬小球撞出的沙坑越深越大
分析現象得出結論 a.在質量相同時，物體被舉得越高，它具有的重力勢能越大；b.物體被舉高的高度相同，物體的質量越大，它具有的重力勢能就越大
(3)物體的重力勢能大小與物體的質量和被舉高的高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，它具有的重力勢能就越大。
（二）彈性勢能
(1)定義:物體由于發生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。例如，張開的弓、拉長的橡皮條、卷緊的鐘表發條、壓彎的桿等都是由于發生形生彈性形變而具有了彈性勢能。判斷一個物體是否具有彈性勢能，關鍵是看物體是否發生了彈性形變，若物體發生了彈性形變，則此物體具有彈性勢能。
(2)影響彈性勢能大小的因素:彈性勢能的大小與物體彈性形變的大小有關。物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大。例如，射箭時手拉弓弦使弓的彈性形變越大，彈性勢能就越大，箭就射得越遠。同樣，機械表內發條卷得越緊，彈性形變越大，彈性勢能就越大，機械表走動的時間就越長。
例1、質量較大的鴿子與質量較小的燕子在空中飛行，如果它們的重力勢能相等，那么（　?。?br/>A．燕子比鴿子飛得快 B．燕子比鴿子飛得高
C．鴿子比燕子飛得快 D．鴿子比燕子飛得高
例2、“轟-6N”國產新型遠程戰略轟炸機，可以在空中水平勻速直線飛行的過程中給戰斗機進行空中加油。在加油過程中，“轟-6N”的動能和勢能變化情況為( )
A.動能不變，重力勢能不變B.動能減少，重力勢能增加
C.動能不變，重力勢能增加D.動能減少，重力勢能減少
例3、如圖所示，在探究“物體的動能跟哪些因素有關“的實驗中，讓質量相同的鋼球從斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，比較木塊被推動的距離。該實驗是研究( )。
A.動能的大小與高度的關系 B.動能的大小與質量的關系
C.動能的大小與速度的關系 D.動能的大小與距離的關系
例4、小衢在操場上將一籃球拋出，籃球被拋出后的運動軌跡如圖所示，a、c兩點處于同一高度。則下列判斷中正確的是（　　）
A．皮球在b點時的機械能最大 B．皮球在a、c兩點時動能相等
C．皮球由a到b時，動能逐漸增大 D．皮球由c到d時，機械能一直減小
例5、2020年12月，”嫦娥5號”探測器從月球上采樣并順利返回地球，如圖所示為返回的兩種返回技術示意圖。下列分析正確的是（　?。?br/>A．采用“跳躍式返回”可使返回器的機械能轉化為內能更多
B．用“跳躍式返回”可使返回器與大氣摩擦通過的距離更短
C．采用“直接進入返回”可使返回器著陸前的速度更小
D．采用“直接進入返回”可使返回器著陸前具有的機械能更小
例6、小明在“探究物體的動能大小跟哪些因素有關”的實驗中，他用質量不同的兩個鋼球m和M（M的質量大于m），分別從不同的高度h和H（H＞h）由靜止開始滾下，觀察木塊B被撞擊后移動的距離，實驗過程如圖所示。
（1）小明通過觀察木塊B移動的距離長短，來判斷鋼球動能的大小，若水平面絕對光滑，本實驗將 　 （選填“能”或“不能”）達到探究目的。
（2）通過甲乙丙實驗分析可得結論 　 　。
（3）另一同學用圖丁、戊所示的方法探究動能的大小與速度的關系，他將相同質量的小球從不同高度（h1＞h2）由靜止開始釋放，通過觀察木塊在鐵板和毛巾上滑行的距離來判斷小球動能的大小，這種方法是 　 　的。（選填“正確”或“錯誤”）
1.如圖，甲、乙、丙是完全相同的小球，處于同一水平面上。甲以速度v豎直上拋，乙以與水平面成θ角、大小也是v的速度斜向右上拋出，丙球沿傾角為θ的足夠長斜面以速度v上滑。上述運動過程中均不計空氣阻力和一切摩擦，比較達到最高點時小球具有的動能和重力勢能，正確的是（　　）
A．動能：E甲＝E丙＜E乙 B．動能：E甲＝E乙＝E丙
C．重力勢能：E甲＝E丙＜E乙 D．重力勢能：E甲＝E乙＝E丙
2．如圖是一個光滑的軌道。某只小球從軌道的O點出發，由靜止開始下滑，小球始終沒有離開軌道，你認為小球最遠可以運動到（ ）
A．a點 B．b點 C．c點 D．d點
3.如圖表示跳水運動員從入水到露出水面的過程，下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．①→③階段運動員的重力勢能減小
B．③→⑤階段運動員的重力勢能增大
C．①→⑤階段運動員的機械能不守恒
D．③處時運動員的動能為零
4.小樂用可樂瓶制作水火箭，先在瓶里裝適量水，然后將帶有閥門的金屬管插入瓶塞，旋緊瓶塞后用打氣筒往瓶里打足氣，如圖甲所示；打開閥門后，水從尾部的金屬管向下噴出，水火箭豎直向上飛向空中，如圖乙所示。下列分析正確的是（　?。?br/>A．上升過程中，噴出的水對水火箭有向下的推力
B．上升過程中，水火箭瓶內氣體的內能減少
C．上升過程中，水火箭的重力勢能轉化為動能
D．下降過程中，水火箭的機械能逐漸增大
5．在探究動能大小與哪些因素有關的實驗中，小金設計了如圖實驗。實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發生碰撞，木塊沿水平方向向右運動直至停止。
（1）該實驗中的研究對象是 　 　。
（2）在圖甲、乙中，h2＞h1，小球下滑到斜面底端時的速度v2＞v1，若s2＞s1，則表明物體的動能與速度的關系是 　 　。
（3）小金又利用丁圖來研究動能和勢能相互轉化，圖中兩個相同的光滑弧形槽，一個為凸形，一個為凹形，A、B兩個相同的鋼球分別進入兩弧形槽的速度都為v，運動到槽的末端速度也都為v，A小球通過凸形槽的時間為t1，B小球通過凹形槽的時間為t2，則t1
　 　t2（填“＜”、“＝”、“＞”）。
1.如圖所示為某市輕軌車站的設計方案，與站臺連接的軌道有一個小坡度，這樣能有效地提高能量的利用率，對此，下面有關說法正確的是（　?。?br/>A．列車進站過程動能減小，勢能減小
B．列車進站過程動能增大，勢能增大
C．列車出站過程動能減小，勢能增大
D．列車出站過程動能增大，勢能減小
2.如圖所示是杭州市體育中考時小鄭同學擲出的實心球運動的情景，下列說法正確的是（　?。?br/>A．實心球從a點運動到b點的運動過程中，慣性越來越小
B．實心球在最高點b時，只受重力的作用，速度為零
C．實心球從b點運動到c點的過程中，重力勢能轉化為動能
D．實心球在落地點c時，機械能為零
3．電梯是人們日常經常乘坐的設備。如圖所示是兩個人乘坐電梯豎直上樓過程的示意圖。該人乘坐電梯上樓一般經過三個過程：先由某一樓層從靜止開始變速上升、達到某一速度后再勻速上升，最后再變速上升到另一樓層靜止。則關于該人乘坐電梯上樓的過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．在勻速上升過程中，電梯中人的機械能是不變的
B．雖然電梯在上升，但電梯中兩個人是相對靜止的
C．在剛開始的變速上升過程中，電梯中的人處于平衡狀態
D．在勻速上升過程中，電梯中某個人受到的重力和轎廂地面給他的支持力是一對相互作用力
4．如圖所示是運動員在進行水上表演時的情景，下列說法正確的是（　　）
A．運動員勻速飛上空中機械能保持不變
B．運動員勻速下落過程中，水對人的作用力小于人對水的作用力
C．運動員停在最高點時受到的慣性最大
D．運動員沿斜向上做勻速直線運動過程中，受平衡力
5．如圖是皮球落地后彈起過程中，每隔相同時間曝光一次所拍攝的照片。
（1）皮球離開地面上升的過程中，重力勢能__________（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），機械能__________。
（2）A、B兩點等高，A點的速度__________B點的速度（填“大于”、“小于”或“等于”）。
6．某物理實驗小組在探究“影響重力勢能大小的因素”時，提出了如下猜想：
猜想一：重力勢能的大小可能與物體的質量有關；
猜想二：重力勢能的大小可能與物體所在的高度有關；
猜想三：重力勢能的大小可能與物體的體積有關。
實驗中用到的小球，A、B、C球體積均為V，D球體積為2V，A、C、D球質量均為m，B球質量為2m。實驗時均讓小球從圖中高度自由下落，記錄小球下降到最低點時彈簧的長度，所用實驗裝置如圖所示。請你根據圖中實驗情景完成下列問題：
（1）為驗證猜想一，可以通過比較 　 　兩球的實驗。
（2）通過本實驗可知，猜想 　 　是正確的。
（3）小科認為利用這套實驗裝置，還可以探究影響動能大小的因素，比如通過比較A、C兩球實驗，可以探究 　 　對動能大小的影響。
答案及解析
例1、B
解：質量較大的鴿子與質量較小的燕子在空中飛行，如果它們的重力勢能相等，質量大的鴿子飛得低，質量較小的燕子飛得高。
故選：B。
例2、D
【解析】動能與質量和速度有關，重力勢能與質量和高度有關，據此分析判斷。
在加油過程中，“轟-6N”的速度不變質量減小，那么動能減小；“轟-6N”的高度不變質量減小，那么重力勢能減小，故D正確，而A、B、C錯誤。、
例3、C
【解析】根據圖片確定實驗中哪個因素相同，哪個因素不同即可。
【解答】在實驗中，小球的質量相同，它從斜面上的不同高度釋放，那么到達水平面時的速度不同，通過木塊被推動的距離可以判斷小球動能的大小，則該實驗探究動能的大小與速度的關系，故C正確，而A、B、D錯誤。
例4、D
【解析】
A．由圖可知，籃球彈起的高度逐漸減小，這說明運動過程中有機械能的損失，且運動時間越長，機械能損失越多，因為a點在b點前面，所以a點的機械能最大，故A錯誤；
B．c點在a點后面，所以c點的機械能小于a點，a、c兩點高度相同，則重力勢能相同。根據機械能等于動能和重力勢能之和可知，c點的動能小于a點，故B錯誤；
C．籃球從a到b時，質量不變，速度逐漸減小，則動能逐漸減小，故C錯誤；
D．籃球由c到d時，會克服空氣阻力做功，機械能一直減小，故D正確。
例5、A
解：A、采用“跳躍式返回”與“直接進入返回”相比，返回器與空氣摩擦做功更多，機械能更多地轉化為內能，機械能更小，故A正確；
B、用“跳式返回”可使返回器借助大氣層提供的升力躍出大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，故B錯誤；
CD、“跳躍式返回”在首次進入、穿出大氣層的過程中，與空氣摩擦做功，機械能更多地轉化為內能，機械能更小，所以返回器再次進入大氣層直至著陸時的速度更小，故CD錯誤。
故選：A。
例6、解：（1）實驗中通過觀察木塊B移動的距離長短，來判斷小球動能的大小，這里用到的物理學研究問題的方法是轉換法；
若水平面絕對光滑，則木塊運動時不受摩擦力作用，撞擊后將保持勻速直線運動，不能通過木塊移動的距離長短來判斷小球動能的大小，所以本實驗將不能達到探究目的。
（2）甲、乙兩圖中小球的質量一定，初始高度不同，到達水平面的時的速度不同，對木塊做功多少不同，速度越小，動能越小，故可以得出結論：在質量一定時，速度越大，動能越大；
乙、丙兩圖中小球的速度一定，質量不同，質量越大，推動木塊移動的距離越遠，動能越大，故可以得出結論：在速度一定時，質量越大，動能越大；
由此可知，動能的大小于質量、速度有關。
（3）圖中所示的方法探究動能的大小與速度的關系，應改變小球撞擊木塊前的速度，控制其它因素相同，而實驗中沒有控制水平面的粗糙程度相同，故錯誤的。
故答案為：（1）不能；（2）動能的大小于質量、速度有關；（3）錯誤。
1.A
解：開始時，甲、乙、丙是完全相同的小球，質量相同，速度相同，則動能大小相同；高度為0，所以三個小球的重力勢能都為0；
甲、乙、丙三個小球都到達最高點時，小球的質量不變，甲、丙小球在最高點時的速度為0，小球的動能全部轉化為重力勢能，所以甲、丙小球的重力勢能是相同的；乙小球在最高點時在水平方向上具有一定的速度，具有一定的動能，所以此時乙小球的重力勢能小于甲、丙小球的重力勢能，故A正確、BCD錯誤。
故選：A。
2．C
【解析】
實驗中，由于軌道是光滑的，沒有摩擦力，所以小球的機械能守恒。故小球從O點由靜止釋放，始終沒有離開軌道，最遠可以滾到與O點等高的c點。
3.D
解：
A、①→③階段運動員的質量不變，高度變小，重力勢能減小，故A正確；
B、③→⑤階段運動員的質量不變，高度變大，重力勢能增大，故B正確；
C、①→⑤階段運動員由于克服阻力做功，所以運動員的機械能不守恒，故C正確；
D、③處時運動員的速度不為零，動能不為零，故D錯誤。
故選：D。
4.B
【解析】
A．物體間力的作用是相互的，上升過程中，水火箭向下噴水，對水施加向下的推力，同時水對水火箭產生向上的推力，故A錯誤；
B．上升過程中，水火箭內的氣體推動水向下做功，則氣體的內能減小，故B正確；
C．上升過程中，水火箭的高度增大，重力勢能增大；速度增大，則動能增大，因此它的動能不是由重力勢能轉化而來，故C錯誤；
D.下降過程中，水火箭的機械能會不斷轉化為空氣的內能，因此機械能逐漸減小，故D錯誤。
5．解：（1）據題意可知，實驗中探究小球的動能，即小球撞擊木塊時的動能的大小；
（2）在圖甲、乙中，小球的質量相同，從斜面下滑的高度不相同，h2＞h1，高度越高，到達水平面時的速度越大，v2＞v1；實驗中通過木塊移動的距離來反映動能的大小，距離越大，動能越大，若s2＞s1，則乙實驗中小球的動能大小，所以物體的動能與速度的關系是：在質量不變時，速度越大，動能越大；
（3）在凸形滑道運動的物體，在運動到最高點的過程中，要將動能轉化為重力勢能，運動速度小于初速度；在下落過程中不計滑道的摩擦，機械能守恒，重力勢能再全部轉化為動能，速度等于初速度；
在凹形滑道運動的物體，在運動到最低點的過程中，要將重力勢能轉化為動能，運動速度大于初速度；在上升過程中不計滑道的摩擦，機械能守恒，動能再全部轉化為重力勢能，速度等于初速度；
因此在凸形滑道運動物體的平均速度小于在凹形滑道運動物體的速度，由t可知，通過A滑道用的時間為t1大于通過B滑道用的時間為t2。
故答案為：（1）小球；（2）在質量不變時，速度越大，動能越大；（3）＞。
1.D
解：
由題意可知，列車進站時，是由低處向高處運動，高度增大，速度減小，列車的動能轉化成重力勢能；
列車出站時，是由高處向低處運動，高度減小，速度增大，重力勢能又轉化成了動能。
所以ABC錯誤，D正確。
故選：D。
2.C
解：A、慣性大小只跟物體的質量大小有關，實心球從a點運動到b點的運動過程中質量不變，故慣性不變，故A錯誤；
B、實心球在b點時，不再受到推力的作用，受到重力和空氣阻力的作用。故B錯誤；
C、實心球從b點運動到c點的過程中，質量不變，高度降低，重力勢能變小，同時速度變大，動能變大，故重力勢能轉化為動能，故C正確；
D、實心球在落地點c時，有一定速度，動能不為零，則機械能不為零，故D錯誤。
故選：C。
3．B
【解析】
A．在勻速上升過程中，電梯中人質量不變，速度不變，動能不變，高度變大，重力勢能變大，機械能變大，故A錯誤；
B．電梯在上升，電梯中兩個人之間的位置沒有改變，他們是相對靜止的，故B正確；
C．在剛開始的變速上升過程中，電梯中的人的速度改變，人處于非平衡狀態，故C錯誤；
D．在勻速上升過程中，電梯中某個人受到的重力和轎廂地面給他的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上，是一對平衡力，故D錯誤。
4．D
【解析】
A．運動員勻速飛上空中的過程中，質量不變，速度不變，動能不變；高度增加，人的重力勢能增大，機械能增大，故A錯誤；
B．運動員勻速下落過程中，水對人的作用力與人對水的作用力是一對相互作用力，大小相等，故B錯誤；
C．慣性與質量有關，運動員停在最高點時，質量不變，慣性不變，故C錯誤；
D．運動員沿斜向上做勻速直線運動過程中，運動員處于平衡狀態，運動員受平衡力作用，故D正確。
5． 增大 減小 大于
【解析】
（1）由圖可知，皮球離開地面上升的過程中，質量不變，高度上升，重力勢能增大；皮球彈起后高度逐漸降低，說明球在落地、彈起的過程中克服阻力做功消耗了一部分機械能，所以機械能逐漸減小。
（2）A點和B點的高度相等，重力勢能相同，A點的機械能大于B點的機械能，所以A點的動能大于B點的動能，A點的速度大于B點的速度。
6．解：（1）實驗中研究物體的重力勢能與物體的質量關系時，需要保持下落高度相同，改變物體質量，A、B兩球下落高度相同，B球質量大于A球質量，故可驗證猜想一；
（2）彈簧的形變程度反映了小球具有的重力勢能的大小，比較A、B兩球，下落高度相同，B球質量大于A球質量，發現B球處彈簧形變較大，說明猜想一正確，
比較A、C兩球，兩球質量相同，C球下落高度大于A球，發現C球處彈簧形變較大，說明猜想二正確；
（3）影響動能的因素是物體的質量和速度，研究物體的動能與速度的大小，需保持物體的質量不變，改變物體是速度，比較A、C兩球，兩球質量相同，C球下落高度大于A球，則兩球速度不同，故可探究速度對動能大小的影響。
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機械能（1）

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