專題16動能和勢能'機械能及其轉(zhuǎn)化

富知識話單

考點1動能、勢能和機械能

要點

概念特點決定大小的因素共同特點

物體由于運動而具有的能一切運動的物體

動能質(zhì)量、速度

量都具有動能

一切被舉高的物

重力物體由于被舉高

體都具有重力勢質(zhì)量、高度具有能的物體都

勢能而具有的能量

能能夠做功

勢能

物體由于發(fā)生彈一切發(fā)生彈性形

彈性

性形變而具有的變的物體均具有形變程度、材料

勢能

能量彈性勢能

(1)能量表示物，本做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以

一個物體能夠做用能夠做功的多少'來衡量；

機械

能量功，我們就說這

一個物體“能，夠做功”并不是一定“要做功”，也不

能(2)

個物體具有能。

是“正在做功”或“E三經(jīng)做功如：山上靜止的石頭具有

能量，但它沒有他〔功，也不一定要做功。

考點2機械能守恒及其轉(zhuǎn)化

機械能間無外力作用速度增大速度減小

高度減小彈性形變增大

重力勢能＜--------^動能動能＜------------士彈性勢能

高度增大彈性形變減小

的轉(zhuǎn)化下能的轉(zhuǎn)化速度菠小速度塔大

如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動能、勢能的大小會

機械能守恒

變化，但機械能的總和保持不變

I?亥虹破

實驗1動能的大小與什么因素有關(guān)

1.實驗器材：木球、鐵球（與木球體積相同）、斜面、木塊。

2.實驗方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法。

3.實驗現(xiàn)象：

（1）同一鐵球從不同高度滾下，高度越高，到達(dá)水平面的速度越大,撞得木塊運動的距離

越遠(yuǎn)。

（2）木球與鐵球從同一高度滾下，到達(dá)水平面的速度相同,鐵球撞得木塊運動得遠(yuǎn)。

4.實驗結(jié)論：物體的動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大,速度越太，物體具有的動

能就越大。

5.問題探究：

（1）在實驗中，鐵球動能的大小是如何顯示的？

水平面上木塊被撞出的距離顯示了鐵球動能的大小，木塊被撞出得越遠(yuǎn)，鐵球的動能越大。

（2）在實驗中，為什么讓不同的小球從斜面的同一位置釋放？

目的是控制不同質(zhì)量的球在撞擊木塊時具有相同的速度。

（3）在實驗中，為什么讓同一小球從斜面的不同位置釋放？

目的是控制相同質(zhì)量的球在撞擊木塊時具有不同的速度。

（4）在實驗中，應(yīng)注意什么問題？

①使用同一斜面（粗糙程度、傾斜程度都不變）；

②被撞擊的是同一個木塊；

⑶木塊放置的水平面粗糙程度不變；

⑷使球運動的路線與木塊的中心在同一直線上。

基礎(chǔ)檢測（限時30min）

1.在飛機水平勻速飛行，并不斷空投物資的過程中，飛機的：（）

A.動能不變，重力勢能減小B.動能減小，重力勢能增大

C.動能和重力勢能都減小D.動能和重力勢能都增大

【答案】C

【解析】在飛機水平勻速飛行并不斷空投物資的過程中，速度不變、高度不變，但質(zhì)量變

小，故動能、重力勢能都在減小。故ABD不符合題意、C符合題意。

故選C。

2.科技興農(nóng)賦能鄉(xiāng)村振興，如圖所示，農(nóng)業(yè)工作人員正在使用無人機給農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥。

無人機在某一高度沿水平方向勻速飛行噴灑農(nóng)藥的過程中，無人機的（）

A.動能變大B.重力勢能變大

C.動能變小D.重力勢能不變

【答案】C

【解析】無人機在某一高度沿水平方向勻速飛行噴灑農(nóng)藥的過程中，高度不變，速度不

變，但質(zhì)量變小，則動能減小，重力勢能減小，故ABD不符合題意，C符合題意。

故選C。

3.據(jù)統(tǒng)計，今年國慶節(jié)期間，有“天下一絕”、“世界梯田原鄉(xiāng)”之稱的龍勝龍脊梯田景區(qū)接

待國內(nèi)外游客12.15萬人次。圖為游客乘坐纜車觀賞梯田的情景，當(dāng)游客乘坐纜車勻速上

升時，關(guān)于纜車的能量變化，下列說法正確的是（）

A.動能不變,勢能增大，機械能增大

B.動能增大,勢能減小，機械能不變

C.動能增大,勢能不變，機械能增大

D.動能減小,勢能增大，機械能不變

【答案】A

【解析】當(dāng)游客乘坐纜車勻速上升時，纜車的質(zhì)量和速度不變，動能不變，高度增大，重

力勢能增大，機械能包括動能和勢能，機械能增大。

故選A。

4.踢毯子是一項常見的健身運動，課間，同學(xué)們一起踢毯子鍛煉身體，踢出去的毯子在向

上運動的過程中（）

A.毯子的重力勢能增大B.毯子的運動狀態(tài)不變

C.毯子受到慣性的作用D.毯子的機械能不變

【答案】A

【解析】A.建子向上運動的過程中，質(zhì)量不變，高度增加，重力勢能增加，故A正確；

B.稿子在向上運動的過程中將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，毯子的速度變小，所以建子的運動

狀態(tài)改變，故B錯誤；

C.稷子具有慣性，不能說健子受到慣性作用，慣性不是力，故C錯誤；

D.鍵子向上運動的過程中受到空氣阻力的作用，機械能減少，故D錯誤。

故選Ao

5.飛機把救災(zāi)物資運往地震災(zāi)區(qū)，到達(dá)災(zāi)區(qū)后飛機做水平勻速飛行，在物資空投的過程

中，飛機的動能將，飛機的重力勢能將o（均選填“增大”、“不變”或“減小”）

【答案】減小減小

【解析】動能的大小與物體的質(zhì)量、速度有關(guān)；重力勢能的大小與物體的高度、質(zhì)量

有關(guān)。飛機做水平勻速飛行，其速度、高度不變，在物資空投的過程中，飛機的質(zhì)量減

小，因此飛機的動能減小，重力勢能也減小。

6.10月19日，“奔跑吧?少年”2024年陜西省青少年體育俱樂部射箭聯(lián)賽總決賽在禮泉縣

袁家村舉行。如圖所示，用力將弓拉彎，此時的弓具有能，松手后箭被射出，射

出的箭在空中下落的過程中，重力勢能主要轉(zhuǎn)化為能，箭的機械能

（選填“增大”“減小"或‘不變”）。

【答案】彈性勢動減小

【解析】［1］物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能為彈性勢能，因此將弓拉彎，此時的弓具有

彈性勢能。

［2］［3］射出的箭在空中下落的過程中，高度越來越低，重力勢能越來越小，速度越來越大，

因此重力勢能主要轉(zhuǎn)化為動能，因箭下落過程中需要克服摩擦做功，因此箭的機械能減

小。

7.2024年4月30日，太空“出差”半年的神舟十七號乘組湯洪波、唐勝杰、江新林成功返

回地球家園。返回艙在減速降落過程中，表面溫度高達(dá)到3000。（2以上，返回艙所受合力的

方向是向的，機械能（選填“增大”、“減小”、“不變”）。

【答案】上減小

【解析】口］返回艙向下做減速運動，此時返回艙受到的阻力大于其受到的重力，所受合力

的方向是向上的。

［2］返回艙在減速降落過程中，質(zhì)量不變，速度減小，高度減小，則動能減小，重力勢能減

小，因物體的機械能為動能與重力勢能之和，所以，機械能減小。

8.2023年5月30日，長征二號F遙十六運載火箭搭載神舟十六號載人飛船成功發(fā)射(如

圖)。火箭使用一種叫做偏二甲月井的液體燃料，是因為該燃料具有較大的，火箭加速

升空的過程其機械能將(選填“增大”、“減小”或“不變”)。

【答案】熱值增大

【解析】口］偏二甲肌的熱值較大，相同條件下完全燃燒放出的熱量較多，能夠做更多的

功。

［2］火箭加速升空的過程，質(zhì)量不變、速度變大，動能變大；質(zhì)量不變，高度升高，重力勢

能變大，則其機械能增大。

9.如圖用鋼球、木塊和帶有斜槽的長木板來探究物體的動能與哪些因素有關(guān)。

(1)如圖甲，鋼球在滾下斜槽的過程中，它的能轉(zhuǎn)化為動能，其動能大小是通過

來反映的。

(2)通過探究，小明得知動能的大小與物體的質(zhì)量和速度都有關(guān)，他從課外書上看到如圖乙

所示的方案：用質(zhì)量不同的兩個鋼球?qū)⑼粡椈蓧嚎s到相同程度，放手后將小球彈出去撞

擊放在同一位置的木塊。想要驗證鋼球的動能與質(zhì)量的關(guān)系，圖乙方案的操作

（選填“能”或“不能”）控制鋼球的速度不變。

（3）如圖丙所示的交通標(biāo)志牌是交通管理部門對不同車型設(shè)定的最高。

【答案】（1）重力勢木塊移動距離的大小

⑵不能

⑶速度

【解析】（1）[1]小鋼球在滾下斜面的過程中，高度越來越低，小鋼球運動的越來越快，

重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。

[2]小鋼球推動木塊運動的越遠(yuǎn)，小鋼球做的功越多，小鋼球具有的動能越大，所以動能大

小是通過木塊移動距離的大小來反映的。

（2）鋼球的動能是由彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的，鋼球獲得動能推動木塊移動的距離與彈

簧壓縮程度有關(guān)，與鋼球的質(zhì)量無關(guān)，故無法控制質(zhì)量不同的物體速度相同，所以不可以

探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系。

（3）不同車輛的質(zhì)量不同，如果車輛行駛的速度相同，質(zhì)量大的動能大，危險性更大，所

以交通管理部門對不同車型設(shè)定的最高速度，質(zhì)量大的最高速度小。

10.圖甲中小車從N點出發(fā)，先后經(jīng)過8、C、D、￡點。圖乙是小車在8、C、D、￡點的

動能和重力勢能大小的示意圖，

（1）則小車的重力勢能在點最大；

（2）8點重力勢能的大小￡點動能的大小，8點的速度。點的速度（選

填“大于,，“小于,，或“等于,,）；

（3）在這個過程中，小車的機械能是（選填“變化”或“不變”）的。

【答案】B等于小于變化

【解析】(1)[1]由圖乙可知，小車在C點動能最大，在8點時的重力勢能最大。

(2)[2][3]由圖乙可知，8點的重力勢能與￡點的動能大小在一個水平線上，所以大小相

等；小車在5點動能小于。點的動能，故8點速度小于。點的速度。

(3)[4]由圖乙可知，從8點到C點、再到。點、最后到達(dá)E點的過程中，重力勢能與

動能之和越來越小，所以在這個過程中，過小車的機械能是變化的。

11.如圖所示是正在航拍的無人機，利用遙控器可控制它運動和工作。無人機的最大上升

速度為5m/s,機身質(zhì)量為1.5kg,求：

(1)無人機從地面飛到離地20m高處，至少要多長時間？

(2)無人機從20m高處降落到地面，重力做功是多少？

【答案】(l)4s；(2)300J

【解析】解：(1)由題可知，無人機的最大上升速度為5m/s,由

S

v=—

可得，從地面飛到離地20m高處至少要的時間為

s_20m

=4s

v5m/s

(2)無人機從20m高處降落到地面，重力做功為

W=Gh=mgh=1.5kgxlON/kgx20m=300J

答：（1）無人機從地面飛到離地20m高處，至少要4s；

（2）無人機從20m高處降落到地面，重力做功有300J。

12.將一質(zhì)量為0.5kg小球P從高度為4m,長為6m的斜面上，由靜止下滑至水平面，小

球在下滑過程中，重力所做的功和克服摩擦力所做功之差等于小球P動能的變化量。（已

知動能表達(dá)式為求：

（1）小球到達(dá)水平面的速度為4m/s時的動能;

（2）小球P在整個下滑過程，克服摩擦力做的功。

【答案】⑴4J；（2）16J

【解析】解（1）小球到達(dá)水平面的速度為4m/s時的動能

119

2

Ek=—mv=—x0.5kgx（4m/s）=4J

（2）重力所做的功

W=mgh=0.5kgx1ON/kgx4m=20J

小球P在整個下滑過程，克服摩擦力做的功

Wf=WG—Ek=20J-4J=16J

答：（1）小球到達(dá)水平面的速度為4m/s時的動能4J；

（2）小球P在整個下滑過程，克服摩擦力做的功16J。

拔局檢測（限時30min）

13.如圖是巴黎奧運會女子撐桿跳高決賽過程，下列有關(guān)說法不正確的是（）

A.撐桿時手握桿的上部，是利用力的作用效果與力的作用點有關(guān)

B.加速助跑階段，運動員機械能增大

C.在撐桿恢復(fù)原狀的過程中，撐桿的彈性勢能不斷變小

D.運動員運動到最高點時，受到平衡力作用，此瞬間她的動能為零

【答案】D

【解析】A.力的作用效果跟力的大小、方向和作用點有關(guān)，撐桿時手握桿的上部，是利

用力的作用效果與力的作用點有關(guān)，故A正確，不符合題意；

B.在加速助跑階段，運動員的質(zhì)量不變，速度變大，動能增加，機械能增大，故B正

確，不符合題意；

C.在撐桿恢復(fù)原狀的過程中，形變量減小，則撐桿的彈性勢能不斷變小，故C正確，不

符合題意；

D.李玲運動到最高點時，只受重力的作用，受力不平衡。運動員由于慣性，仍具有水平

方向的速度，此瞬間她的動能不為0,故D錯誤，符合題意。

故選D。

14.電動掃地車正沿斜坡向上勻速前進(jìn)，并將地面上的垃圾吸入車內(nèi)。此過程中，掃地車

整體的（）

A.動能變小，重力勢能變大

B.動能不變，重力勢能變大

C.機械能增大，電能轉(zhuǎn)化為機械能

D.機械能不變，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

【答案】c

【解析】AB.電動掃地車正沿斜坡向上勻速前進(jìn)，并將地面上的垃圾吸入車內(nèi)，其質(zhì)量變

大，速度不變，所以動能變大；高度變高，所以重力勢能變大，故A不符合題意；

C.掃地車的動能和勢能均變大，所以機械能變大，且在此過程中，掃地車消耗電能，將

電能轉(zhuǎn)化為機械能，故C符合題意，D不符合題意。

故選C。

15.在2023年杭州亞運會滑板女子街式?jīng)Q賽中，年僅13歲的中國小將崔宸曦奪得金

牌.如圖是U型滑臺和運動員姿勢的簡化示意圖.運動員在滑臺甲處由靜止自由下滑，不

計滑臺摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運動員姿勢的自然（不用力）變化，不可能滑

到滑臺丙處的是（）

運動姿勢

凈土力,

A、—/站直半蹲全蹲

乙

11￡

乙，乙

c,J

乙z

【答案】c

【解析】A.不計滑臺摩擦和空氣阻力，則運動員機械能守恒，以站立狀態(tài)從甲開始滑

行，到達(dá)丙時也是站立狀態(tài)，兩位置高度相同，重力勢能相等,動能為零，所以運動員可

能會滑到丙處，故A不符合題意；

B.不計滑臺摩擦和空氣阻力，則運動員機械能守恒，以站立狀態(tài)從甲開始滑行，到達(dá)丙

時是全蹲狀態(tài)，在甲處時重力勢能大于在丙處時，所以運動員可能會滑到丙處，故B不符

合題意；

C.不計滑臺摩擦和空氣阻力，則運動員機械能守恒，以全蹲狀態(tài)從甲開始滑行，到達(dá)丙

時是站立狀態(tài)，在甲處時重力勢能小于在丙處時，所以運動員不可能滑到丙處，故C符合

題意；

D.不計滑臺摩擦和空氣阻力，則運動員機械能守恒，以全蹲狀態(tài)從甲開始滑行，到達(dá)丙

時也是全蹲狀態(tài)，兩位置高度相同，重力勢能相等，動能為零，所以運動員可能會滑到丙

處，故D不符合題意。

16.學(xué)校組織到游樂園秋游，小明玩了蹦極項目，如圖所示，他從高處。點開始下落，

OA等于彈性繩的自由長度，在B點小明所受彈力恰好等于重力（蹦極過程視為在豎直方

向的運動），空氣阻力忽略不計。下列判斷正確的有（）

A\

B.

A.從。點到A點再到B點過程中小明動能先增大后減少

B.從N點到B點再到C點過程中小明的機械能不變

C.從C點到B點再到N點過程中小明的動能先增大后減少

D.從C點到A點再到O點過程中彈性繩的彈性勢能一直變小

【答案】C

【解析】A.從O點到/點再到3點過程中，重力一直大于彈力，所以小明一直做加速運

動，動能一直增大，故A錯誤；

B.從/點到2點再到C點的過程，04等于彈性繩的自由長度，雖然空氣阻力不計，但

是繩子的彈性形變程度增大，其彈性勢能增大，繩子的彈性勢能是由小明的機械能轉(zhuǎn)化來

的，所以小明的機械能減小，故B錯誤：

C.從C點到3點，向上的彈力大于重力，所以小明向上做加速運動，從8再到/點過程

中向上的彈力小于向下的重力，所以動能先增大后減小，故C正確；

D.04等于彈性繩的自由長度，所以從C點到/點繩子的彈性勢能一直減小，/點彈性勢

能已變?yōu)榱悖瑥?點到。點彈性勢能一直為0,故D錯誤。

故選C。

17.嫦娥五號返回器用類似“打水漂”的方式著陸地球，其著陸過程的部分軌跡簡化如圖所

示。。段返回器的動能（選填“變大”“不變”或“變小”，下同），8C段返回器的

機械能;期段返回器動能減少量_________（選填“大于”“等于”或“小于”）重力

勢能的增加量。

一首次進(jìn)入穿出大氣層

再次進(jìn)入

\大氣層/

【答案】變大不變大于

【解析】口]8段返變大回器的高度降低，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化成動能和內(nèi)能，

因此CD段返回器的動能變大。

[2]8C段返回器在大氣層外，只有重力做功，2C段返回器的機械能不變。

[3]N5段返回器的高度升高，動能減少，重力勢能增大，由于空氣阻力，動能轉(zhuǎn)化成重力

勢能和內(nèi)能，AB段返回器動能減少量大于重力勢能的增加量。

18.如圖甲是“探究物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置，讓同一小球從斜面的不

同高度由靜止?jié)L下，推動木塊做功，目的是為了探究（小球/木塊）動能的大小

與（高度/速度）的關(guān)系；換用質(zhì)量不同的小球，從斜面的相同高度由靜止?jié)L下

到達(dá)水平面時它們的速度（相同/不同）。若小球在如圖乙AOB所示光滑軌道

從/點由靜止滑下，沿軌道AOB到達(dá)B點后離開軌道，不計空氣阻力，離開B點后最

符合題意的運動軌跡是(a/b/c/d)o

【答案】小球速度相同

【解析】口］［2］讓小球從斜面上滾下，小球運動，具有了動能。故此實驗是探究小球動能大

小與哪些因素有關(guān)。小球動能的大小是通過它推動木塊的距離大小比較出來的。同一小

球，質(zhì)量不變；讓小球從不同高度滾下，使小球到達(dá)平面時的速度不同，故此實驗是探究

小球動能大小與速度的關(guān)系。

［3］小球質(zhì)量大小不同，受到的重力大小也不同，但由于小球受到的重力與小球的質(zhì)量成正

比，故在重力作用下，小球從同一高度滾下過程中，它們速度的變化程度是相同的，所以

它們到達(dá)平面時的速度也是相同的。

［4］軌道是光滑的，且不考慮空氣作用力，所以在整個過程中機械能沒有損耗。在/點，小

球有重力勢能，沒有動能；在8點，小球同時具有重力勢能與動能。所以小球離開2點后

到達(dá)最高點時，它的重力勢能與動能總量與它在/點的重力勢能相等，即它在3的點的重

力勢能小于它在A點的重力勢能，故小球離開8點后的最高點比N點低。同時由于慣性，

小球離開B點后還要繼續(xù)上升。故它的軌跡最有可能是co

19.如圖甲是蹦極運動過程示意圖，小文同學(xué)從。點開始下落，0/長度是彈性繩的自由

長度，在8點時他所受彈性繩彈力恰好等于自身重力，C點是下落到達(dá)的最低點。小文畫

出了蹦極過程中自己的動能和彈性繩的彈性勢能變化情況如圖乙(不計空氣阻力)。

甲

(1W階段小文受到彈性繩的拉力廠和自身重力G的大小關(guān)系是F(填“大

于”“等于”或“小于”)G；

(2)圖像中a曲線表示能的變化情況；

(3)圖像中a曲線從打?“過程中能量轉(zhuǎn)化情況為：=

【答案】(1)小于

⑵動

(3)動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能

【解析】(1)小文同學(xué)從。點開始下落，長度是彈性繩的自由長度，在2點時他所受

彈性繩彈力恰好等于自身重力，階段彈性繩的形變小于8點，故彈力小于8點的彈

力，因而48段小江受到彈性繩的拉力廠和自身重力G的大小關(guān)系是P小于G,做加速運

動。

(2)剛開始下落的04階段，彈性繩子沒有形變，不具有彈性勢能，說明6是彈性勢能的

曲線，而剛開始下落就做加速運動，具有動能，則。是動能的曲線。

(3)由于C點的高度低于3點，因而5點動能最大，此時還有重力勢能，從8到C,動

能和重力勢能都轉(zhuǎn)化為彈性勢能，因此圖像中a曲線從打?為過程中能量轉(zhuǎn)化情況為動能轉(zhuǎn)

化為彈性勢能。

20.如圖所示是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為楔塊，③和④

為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中，有以下

說法：

A.緩沖器的機械能守恒

B.摩擦力做功消耗機械能

C.墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能

從上面選項中選擇正確說法,然后解釋該結(jié)構(gòu)工作的原理.

【答案】B緩沖器通過摩擦將部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還會儲存部分彈性勢能，

再次向內(nèi)能和動能轉(zhuǎn)化

【解析】[1]A.通過克服摩擦力做功，系統(tǒng)的機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故機械能減小，故A錯

誤；

B.通過克服摩擦力做功，系統(tǒng)的機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故B正確；

C.墊塊的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和內(nèi)能，故C錯誤；

D.彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，故D錯誤。

故選Bo

[2]工作原理：緩沖器通過摩擦將部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還會儲存部分彈性勢能，再次向內(nèi)

能和動能轉(zhuǎn)化。

21.為了探究物體的動能大小與哪些因素有關(guān)，小明設(shè)計了如下實驗。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(fā)生碰撞，木塊沿水平

方向向右運動直至停止，其中%＞九，不考慮空氣阻力。

甲乙丙T

⑴實驗中通過觀察來判斷（選填“鋼球”或“木塊”）的動能大小；用來

研究超速安全隱患時，我們應(yīng)選擇兩圖所示實驗來進(jìn)行比較；若將甲、乙兩圖中

的木塊均移走，并適當(dāng)調(diào)節(jié)斜面傾角和鋼球釋放高度，（選填“能”或“不能”）研

究物體的動能大小與速度的關(guān)系；

（2）實驗中鋼球碰撞木塊后繼續(xù)向前運動一段距離，則開始時鋼球的重力勢能

（選填或“="）木塊克服摩擦力所做的功。若完成了圖乙操作后，在做圖丙所示的

實驗時，木塊滑出了水平木板，如果僅對圖丙所示的實驗進(jìn)行改進(jìn)，下列措施中可行的是_

（填寫序號）；

A.換質(zhì)量更大的木塊B.降低鋼球開始的高度

C.換質(zhì)量大于加2的鋼球D.換質(zhì)量小于外的鋼球

（3）小華還利用圖丁來研究動能和勢能相互轉(zhuǎn)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(jìn)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JB小球通過凹形槽的時間為芍，則通過時間

較長的是小球（選填"A”或"B”）。

【答案】（1）木塊移動的距離鋼球甲和乙能

⑵>D

⑶A

【解析】（1）鋼球從斜面上滾動，到達(dá)水平面時具有一定的動能，撞擊木塊做功，

所做的功越多，木塊移動的距離越遠(yuǎn)，所以實驗中通過觀察木塊移動的距離來判斷鋼球的

動能大小。

[3]用來研究超速安全隱患，即探究動能與速度的關(guān)系時，應(yīng)保持質(zhì)量不變，改變鋼球到達(dá)

水平面的速度，則鋼球從斜面靜止?jié)L下的高度不同，所以應(yīng)選擇甲和乙兩圖所示實驗。

[4]當(dāng)斜面傾角足夠小，鋼球釋放高度足夠低，小球可在水平面上停下，且兩次實驗，小球

在斜面上靜止?jié)L下的高度不同，可通過小球停下的距離來比較其動能的大小，所以能研究

物體的動能大小與速度的關(guān)系。

(2)[1]鋼球滾下時，鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化為鋼球的動能，鋼球碰撞后繼續(xù)運動，鋼球的

一部分動能轉(zhuǎn)化為木塊的動能，木塊運動過程中，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以鋼球的動能大于

木塊克服摩擦力所做的功，鋼球的動能是由鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化而來的，故開始時鋼球的

重力勢能大于木塊克服摩擦力所做的功。

[2]小球動能的大小是通過小球?qū)ν庾龉Φ亩嗌賮眢w現(xiàn)，實驗中通過觀察木塊被小球推開的

距離反映做功的多少，用到了轉(zhuǎn)換法；動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度。質(zhì)量一定時，

速度越大，動能越大；速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大；若完成了圖乙操作后，在做圖

丙所示的實驗時，木塊滑出了水平木板，說明鋼球的動能太大，而此實驗主要是研究動能

大小與質(zhì)量的關(guān)系，因此鋼球的速度應(yīng)保持不變，而讓鋼球的質(zhì)量不同。

A.換質(zhì)量更大的木塊，改變了木塊所受摩擦力的大小，則不能通過木塊滑行的距離來比

較兩種情況下鋼球的動能大小，故A不符合題意；

B.實驗中需要控制速度相同，不能降低鋼球的高度，故B不符合題意；

C.換質(zhì)量更大的鋼球，則更容易使木塊滑出木板，故C不符合題意；

D.換質(zhì)量更小的鋼球，能縮短木塊移動的距離，故D符合題意。

故選D。

(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(zhuǎn)化為重力勢能，這個

過程的平均速度小于初速度；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(zhuǎn)化為動能，最后的速度等于初速度，則這個過程的平均速度小于初速度。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(zhuǎn)化為動能，這個過程的平均速度

大于初速度，運動在下落過程中不計滑道的摩擦，機械能守恒，動能再全部轉(zhuǎn)化為重力勢

能，最后的速度等于初速度，則這個過程的平均速度大于初速度；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平均速度，由可知，通過時間較長的是小球A。

22.為了“探究彈性勢能與哪些因素有關(guān)“，小明設(shè)計了如圖甲所示的裝置進(jìn)行探究。

H/cm

(1)將彈簧、正方體木塊按照如圖甲放置在粗糙的水平面上，彈簧左側(cè)固定，手移動木塊將

彈簧壓縮不同程度后，松手釋放木塊，木塊由靜止向右運動，最終停下；分別測量出木塊

移動的距離與。實驗中，彈簧的能轉(zhuǎn)化為木塊的能，最終轉(zhuǎn)化為

能。

實驗中，小明又發(fā)現(xiàn)在水平桌面上運動的木塊離開桌面后，會沿著曲線運動并最終到地面

上。物體離開桌面后在水平方向運動的距離與哪些因素有關(guān)呢？他提出以下三個猜想：

猜想1:與物體離開桌面時的速度有關(guān)；

猜想2：與物體的質(zhì)量有關(guān)：

猜想3：與物體離地面的高度有關(guān)

(2)為此，小明設(shè)計如圖乙所示的實驗裝置，彈簧一端固定，用小球?qū)嶒灐榱蓑炞C猜想1

是否正確，小明進(jìn)行如下實驗：保持不變，將彈簧壓縮到不同的長度，比較小球

離開桌面后，在水平方向運動的距離s。最終證明猜想1是正確的。

(3)小明接下來想探究猜想2,用不同質(zhì)量的小球?qū)椈蓧嚎s相同的長度，由靜止釋放后，

比較小球水平運動的距離，然后得出結(jié)論。你認(rèn)為小明的方案存在的問題

是，請你為小明設(shè)計一個正確的方案：o

(4)小明添加測速儀，進(jìn)行了正確的實驗，并記錄數(shù)據(jù)如下：

水平飛行距離

序號質(zhì)量m/g速度v/cm-s-1離地高度H/cm

s/cm

1552010

21052010

31552010

42054515

52558020

630512525

750540

①有同學(xué)認(rèn)為根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，無法得出物體離開桌面后在水平方向上運動的距離與物

體離地面高度的關(guān)系，你(選填“同意/不同意”)這個觀點同意嗎？請說出理

由=

②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖丙作出圖像。()

③表格中缺失的數(shù)據(jù)應(yīng)該是O

【答案】⑴彈性勢動內(nèi)

(2)小球的質(zhì)量與桌面的高度

(3)沒有控制小球離開桌面的速度相同讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度

自由滑下，再觀察小球從同一高度的桌面飛出的水平距離

(4)不同意見解析見解析320

【解析】(1)[1]⑵[3]依題意得，被壓縮的彈簧推動木塊，彈簧將彈性勢能轉(zhuǎn)化為木塊的

動能，木塊運動過程中，不斷克服摩擦力做功，最中停在水平面上，因此木塊的動能最終

轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

(2)為了驗證猜想1是否正確，小明應(yīng)保持小球的質(zhì)量與桌面的高度相同，改變小球物體

離開桌面時的速度。

(3)[1]小明接下來想探究猜想2,要控制小球離開桌面時的速度與桌面的高度相同，用不

同質(zhì)量的小球?qū)椈蓧嚎s相同的長度，彈簧的彈性勢能相同，小球獲得的動能相同，小球

的質(zhì)量不同，小球離開彈簧后的速度不同，導(dǎo)致小球離開桌面時的速度不同，即存在的問

題是沒有控制小球離開桌面時的速度不同。

⑵為了確保小球離開桌面的速度相同，可以讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度自由

滑下，再觀察小球從同一高度的桌面飛出的水平距離。

(4)[1]⑵由1、2、3實驗得，控制小球的速度與離地高度相同，只改變質(zhì)量時，水平飛

行距離相同，說明小球離開桌面后在水平防線運動的距離與質(zhì)量無關(guān)；實驗3?6,小球的

質(zhì)量與離地高度不同，速度相同，離地高度越高，小球水平飛行距離越大，說明物體離開

桌面后在水平方向上運動的距離隨物體離地面高度增加而增大。

[3]根據(jù)3?6的實驗數(shù)據(jù)在表格中描點，并用曲線將點連接起來，如圖所示:

[4]由表格中數(shù)據(jù)得，離地高度X由20cm變?yōu)?5cm,飛行距離由10cm變?yōu)?5cm

"四=2.25=1.52,”吧=1.5

20cm10cm

離地高度H由20cm變?yōu)?0cm,飛行距離由10cm變?yōu)?0cm

80cm_220cm_

20cm’10cm

離地高度H由20cm變?yōu)?25cm,飛行距離由10cm變?yōu)?5cm

竺濁=6.25=2勺，生吧=2.5

20cm10cm

說明離地高度變?yōu)樵瓉淼?倍時，水平飛行距離5變?yōu)樵瓉淼摹ū叮诋?dāng)水平飛行距離S

變?yōu)?0cm時

40cm”

n=----二4

10cm

此時離地高度為

20cmx42=320cm

即表格中缺失的數(shù)據(jù)應(yīng)該是320o

23.如圖所示，圓柱體物體高為2m,底面積為200cm2,密度為2.5xl（）3kg/m3,水的密度

為1.0xl03kg/m3,某人在河邊通過圖示滑輪裝置（滑輪、繩子質(zhì)量和摩擦均不計）將該物

體從水中以0.2m/s的速度勻速拉起，水面高度始終不變，人手中繩子能承受的最大拉力為

400N,g取10N/kg。某時刻，圓柱體下底面距離河面為5m；求：

（1）從此時算起，經(jīng)過多長時間繩子將被拉斷？

（2）在上述過程中，人所做的功是多少焦耳？

（3）已知一個物體重力勢能的變化（△￡>）等于該物體的重力（加g）與該物體重心高度的

變化的乘積，公式為A￡>=mgA/?,試求上述過程中水的重力勢能的變化為多少？

【答案】（1）20s；（2）2500；（3）1500J

【解析】解：（1）物體的重力

G=mg=pshg=2.5xl03kg/m3x2x10-2m2x2mx1ON/kg=1000N

滑輪、繩子質(zhì)量和摩擦均不計，則滑輪組對圓柱體的拉力產(chǎn)物=2尸（尸為人的手中繩子自

由端的力），廠最大拉力為400N,此時，繩子剛好被拉斷，對物體分析，物體受到重力

G,浮力

F，￥=PgV排

和滑輪組對它的拉力產(chǎn)物

G—F浮+尸物

即

1000N=1x103kg/m3x1ON/kgx/探+2x400N

得到/行0.02m3,露出水面的高度為

仁2m-------------=1m

2x10-m3

圓柱體上升的高度為

〃=5m+lm-2m=4m

故所用時間為

—=4m-=20s

v0.2m/s

(2)物體未露出水面時，拉力不變，露出水面的過程中，拉力均勻增加。未露出水面時,

物體受到重力、滑輪組對它的拉力/物/,和浮力尸浮，其中，

3343

Fff=pgV#=10kg/mx10N/kgx2mx200x10m=400N

因物體勻速運動，這三個力平衡，故，繩子自由端拉力

F物i=G-F浮=1000N-400N=600N

做功

W]=F物JXSJ=600NX3m=1800J

露出水面的過程中，滑輪組對物體的拉力從600N均勻的增加到800N,做的功可用拉力的

平均值計算

600N+800N

%=%2XJ=xlm=700J

2

故人所做的功為

少=%+%=1800J+700J=2500J

(3)物體上升的高度為△〃=〃=4m,物體重力勢能增加

△Ep=mg\h=GA/z=1OOONx4m=4000J

人對物體做功為2500J,故水對物體做功

%=A￡>"=4000J-2500J=1500J

故水的重力勢能的變化為減少1500J。

答：(1)經(jīng)過20s繩子將被拉斷；

(2)人所做的功是2500焦耳；

(3)水的重力勢能的變化為減少1500Jo

24.已知物體動能的表達(dá)式為線=3俏商，重力勢能的表達(dá)式為約="茲〃，如圖所示，高

為/z=0.8m的光滑斜面AB與均勻粗糙的水平面相連，將質(zhì)量為m=200g的物體在/點由

靜止開始下滑，經(jīng)過8點進(jìn)入水平面，最后靜止在水平面的C點。已知物體在水平面上滑

行時所受摩擦力為其重力的0.2倍，物體在水平面上滑行時克服摩擦力所做的功等于其動

能的減小值，請計算：

(1)物體在/點時具有的重力勢能是多少？

(2)物體到達(dá)5點時的速度是多少？

(3)物體在水平面上滑行時受到的摩擦力是多少？

(4)物體在水平面上滑行的距離是多少？

【答案】(1)1.6J；(2)4m/s；(3)0.4N；(4)4m

【解析】解：(1)物體在Z點時具有的重力勢能為

=??7g//=O.2kgxlON/kgxO.8m=1.6J

（2）由于機械能守恒，所以

Ek=Ep

即

121

~mv=mgh

可得物體到達(dá)B點時的速度

v=d2gh=^/2xION/Agx0.8m=4m/s

(3)根據(jù)

G=mg=0.2kgxION/kg=2N

由題意知：

/=0.2G=0.2x2N=0.4N

(4)根據(jù)題意

Wf=EK

即

fs=—1mv2

2

解得

答：（1）物體在4點時具有的重力勢能是1.6J；

（2）物體到達(dá)B點時的速度是4m/s；

（3）物體在水平面上滑行時受到的摩擦力是0.4N；

（4）物體在水平面上滑行的距離是4m。

25.物理跨學(xué)科實踐讓同學(xué)們運用綜合知識分析所涉及到的問題，培養(yǎng)解決問題的能力。

（1）汽車在上山時，它的重力勢能（填“增大”或“不變”或“變小”）。該汽車的重量

約為1.53它從地面到80m高的山上用時2min,克服重力做功的功率W,上山時，

由于汽車發(fā)動機功率不變，為保證安全，會降低速度行駛，當(dāng)速度降低50%時，所獲得的

牽引力為原來的倍；

（2）目前全球在軌衛(wèi)星數(shù)量高達(dá)4000多顆，衛(wèi)星在從遠(yuǎn)地點向近地點運行的過程中，它

的速度（填“變大”或“不變”或“變小”），為使衛(wèi)星在預(yù)定航道上運行，備要足夠的速

度平衡引力與離心力，所以在制造衛(wèi)星時，（選填“需要”或“不需要”）考慮阻力對速

度的影響；

（3）黑膠唱片深受音樂發(fā)燒友的喜愛。唱片聲音是由物體產(chǎn)生的，通過規(guī)律振動記

錄下來，以便聲音重現(xiàn)；如圖，黑膠唱片上有超細(xì)的（選填“鋸齒”或“光滑”）狀軌

道。當(dāng)唱針在里面滑動時，就會因為鋸齒軌道而產(chǎn)生極細(xì)微的振動，而這些振動再經(jīng)由唱

頭內(nèi)部的縫隙并磁鐵產(chǎn)生電磁感應(yīng)，將那些刻在軌道中的聲音波紋轉(zhuǎn)換為聲音電磁訊號，

就像選填（“麥克風(fēng)”或“揚聲器”），最后經(jīng)由功放把電磁聲音訊號放大到能推動喇叭

的程度，最后我們就能聽到聲音啦！一張12寸黑膠唱片，最外圓軌道周長約100cm,最內(nèi)

圓軌道周長約45cm,之間凹槽處為音軌，利用唱片機將唱針放在最外圈軌道上即可插放樂

曲，唱片視為勻速轉(zhuǎn)動。在聽唱片時，若唱針走完整個音軌厚度一半時，所用時間為

30min,那么唱針走完剩余軌道所需要的時間約為min（保留整數(shù)）。（選填“5”或

“10”或"15”或“20”）

超迷你磁鐵

-11

（

左右擺動的唱針帶動迷你磁鐵擺動

與兩邊的線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)

將唱片音軌的形狀

化為聲音類比電子訊號

【答案】增大1X1042變大不需要振動鋸齒麥

克風(fēng)20

【解析】(1)[1]汽車在上山時，它質(zhì)量不變，高度升高，重力勢能增大。

⑵該汽車的重量約為1.53它從地面到80m高的山上用時2min,克服重力做功的功率

WGh1.5xl03kgxl0N/kgx80m,，人小，

P=——=——=--------------------------------=1x10W

tt2x60s

[3]上山時，由于汽車發(fā)動機功率不變，為保證安全，會降低速度行駛，當(dāng)速度降低50%

時，由尸=人得，所獲得的牽引力為原來的2倍。

(2)[4]衛(wèi)星在從遠(yuǎn)地點向近地點運行的過程中，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能增大，質(zhì)

量不變，它的速度變大。

[5]太空中處于真空狀態(tài)，衛(wèi)星運動過程中不受阻力作用，因此在制造衛(wèi)星時，不需要考慮

阻力對速度的影響。

(3)[6]聲音是由物體振動產(chǎn)生的。唱片聲音是由物體振動產(chǎn)生的。

⑺由材料信息得，當(dāng)唱針在里面滑動時，就會因為鋸齒軌道而產(chǎn)生極細(xì)微的振動，說明黑

膠唱片上有超細(xì)的鋸齒狀軌道。

兇麥克風(fēng)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揚聲器的工作原理是通電導(dǎo)體在磁場中受力的作

用，由材料信息得，唱針滑動時，產(chǎn)生的振動再經(jīng)由唱頭內(nèi)部的縫隙并磁鐵產(chǎn)生電磁感

應(yīng)，而這些刻在軌道中的聲音波紋轉(zhuǎn)換為聲音電磁訊號，就像麥克風(fēng)。

[9]由s=2打得，最外圓軌道半徑為

100cm

r,=----

2兀

最內(nèi)圓軌道半徑為

45cm

丫?=---------

-2兀

若唱針走完整個音軌厚度一半時，唱針?biāo)谝糗壍陌霃綖?/p>

100cm45cm

K-nOjr27r45cm145cm

32222兀4兀

設(shè)走過的軌道數(shù)與剩余的軌道數(shù)均為小由S=2行得，剩余音軌的面積是走過音軌的面積

的

三（2"2+2/）45cm145cm

弓+々=2兀4兀?0.68

表2町+2里））q+q100cm145cm

2兀4兀

唱片視為勻速轉(zhuǎn)動。在聽唱片時，所用時間為30min,那么唱針走完剩余軌道所需要的時

間約為

0.68x30min?20.4min=20min

26.閱讀短文，回答問題。

多功能噴灑車

某款噴灑車的主要結(jié)構(gòu)如圖甲所示，配置的四沖程柴油機不僅要牽引噴灑車前行，還要帶

動霧炮機電氣箱里的發(fā)電機發(fā)電，然后發(fā)電機供電給風(fēng)機、轉(zhuǎn)向機、水泵和液壓泵，水泵

和液壓泵可獨立工作。機械結(jié)構(gòu)上，噴霧炮筒的轉(zhuǎn)軸設(shè)計在炮筒的重心；工作時水泵通過

水管將水箱中的水直接壓到噴嘴處，然后被風(fēng)機產(chǎn)生的強風(fēng)噴射出去；轉(zhuǎn)向機可帶動噴霧

炮筒左右水平旋轉(zhuǎn)，液壓泵撐桿可支撐并帶動噴嘴上下轉(zhuǎn)動，達(dá)到有效控制噴灑射程和面

積的作用。

噴灑車的部分參數(shù)如下表所示，噴水最大流量：單位時間內(nèi)最大噴水體積；最大能效：以

最大射程和流量工作時，最大射程和最大流量的乘積與發(fā)電機輸出功率的比值。

柴油機

最大能效5Lm/kJ

噴水最大流量