專題16動能和勢能'機械能及其轉化

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________而具有一切運動的物體

動能質量、速度

的能量都具有動能

物體由于被一切被舉高的物

重力

________而具有體都具有重力勢質量、高度具有能的物體都

勢能

的能量能能夠做功

勢能

物體由于發生彈一切發生彈性形

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，本做功本領大小的物理量；能量可以

一個物體能夠

用能夠做功的多少'來衡量；

機械________,我們

能量

一個物體“能，夠做功”并不是一定“要做功”，也不

能就說這個物體具(2)

是“正在做功”或“E三經做功如：山上靜止的石頭具有

有________O

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

的轉化下能的轉化速度菠小速度塔大

如果只有動能和勢能相互轉化，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

1.實驗器材：木球、鐵球（與木球體積相同）、、O

2.實驗方法：和=

3.實驗現象：

（1）同一鐵球從不同高度滾下，高度越高，到達水平面的速度，撞得木塊運動的

距離越遠。

（2）木球與鐵球從同一高度滾下，到達水平面的速度,鐵球撞得木塊運動得遠。

4.實驗結論：物體的動能與物體的質量和速度有關，質量,速度,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？

（2）在實驗中，為什么讓不同的小球從斜面的同一位置釋放?

（3）在實驗中，為什么讓同一小球從斜面的不同位置釋放?

（4）在實驗中，應注意什么問題?

基礎檢測（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

2.科技興農賦能鄉村振興，如圖所示，農業工作人員正在使用無人機給農作物噴灑農藥。

無人機在某一高度沿水平方向勻速飛行噴灑農藥的過程中，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

3.據統計，今年國慶節期間，有“天下一絕”、“世界梯田原鄉”之稱的龍勝龍脊梯田景區接

待國內外游客12.15萬人次。圖為游客乘坐纜車觀賞梯田的情景，當游客乘坐纜車勻速上

升時，關于纜車的能量變化，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

4.踢犍子是一項常見的健身運動，課間，同學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.毯子的運動狀態不變

C.毯子受到慣性的作用D.毯子的機械能不變

5.飛機把救災物資運往地震災區，到達災區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。（均選填“增大”、“不變”或“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，重力勢能主要轉化為能，箭的機械能

（選填“增大”“減小"或‘不變”）。

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，表面溫度高達到3000（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”）。

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射（如

圖）。火箭使用一種叫做偏二甲脫的液體燃料，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”）。

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。

（1）如圖甲，鋼球在滾下斜槽的過程中，它的能轉化為動能，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量和速度都有關，他從課外書上看到如圖乙

所示的方案：用質量不同的兩個鋼球將同一彈簧壓縮到相同程度，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量的關系，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志牌是交通管理部門對不同車型設定的最高.

10.圖甲中小車從N點出發，先后經過8、C、D、E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，3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。

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？

12.將一質量為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

知動能表達式為求：

（1）小球到達水平面的速度為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。

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

B.加速助跑階段，運動員機械能增大

C.在撐桿恢復原狀的過程中，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

14.電動掃地車正沿斜坡向上勻速前進，并將地面上的垃圾吸入車內。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，電能轉化為機械能

D.機械能不變，動能轉化為重力勢能

15.在2023年杭州亞運會滑板女子街式決賽中，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（

16.學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.從。點到A點再到B點過程中小明動能先增大后減少

B.從4點到3點再到C點過程中小明的機械能不變

C.從C點到2點再到/點過程中小明的動能先增大后減少

D.從C點到A點再到。點過程中彈性繩的彈性勢能一直變小

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。

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

同高度由靜止滾下，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）的關系；換用質量不同的小球，從斜面的相同高度由靜止滾下

到達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

19.如圖甲是蹦極運動過程示意圖，小文同學從。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）。

(1)/8階段小文受到彈性繩的拉力廠和自身重力G的大小關系是尸(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?“過程中能量轉化情況為：。

20.如圖所示是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖，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.墊板的動能全部轉化為內能

D.彈簧的彈性勢能全部轉化為動能

從上面選項中選擇正確說法,然后解釋該結構工作的原理

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

方向向右運動直至停止，其中為＞%,不考慮空氣阻力。

T

(1)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，我們應選擇兩圖所示實驗來進行比較；若將甲、乙兩圖中

的木塊均移走，并適當調節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系；

(2)實驗中鋼球碰撞木塊后繼續向前運動一段距離，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行改進，下列措施中可行的是—

(填寫序號)；

A.換質量更大的木塊B.降低鋼球開始的高度

C.換質量大于叫的鋼球D.換質量小于外的鋼球

(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4,B小球通過凹形槽的時間為才2，則通過時間

較長的是小球(選填"A”或"B”)。

22.為了“探究彈性勢能與哪些因素有關”，小明設計了如圖甲所示的裝置進行探究。

(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，彈簧的能轉化為木塊的能，最終轉化為

能。

實驗中，小明又發現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;

猜想2：與物體的質量有關：

猜想3：與物體離地面的高度有關

(2)為此，小明設計如圖乙所示的實驗裝置，彈簧一端固定，用小球實驗。為了驗證猜想1

是否正確，小明進行如下實驗：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,用不同質量的小球將彈簧壓縮相同的長度，由靜止釋放后，

比較小球水平運動的距離，然后得出結論。你認為小明的方案存在的問題

是,請你為小明設計一個正確的方案：o

(4)小明添加測速儀，進行了正確的實驗，并記錄數據如下：

水平飛行距離

序號質量m/g速度v/cm,sT離地高度HIcm

s/cm

1552010

21052010

31552010

42054515

52558020

630512525

750540

①有同學認為根據表格中的數據，無法得出物體離開桌面后在水平方向上運動的距離與物

體離地面高度的關系，你(選填“同意/不同意”)這個觀點同意嗎？請說出理

由O

②根據表格中的數據，在圖丙作出圖像。()

③表格中缺失的數據應該是O

23.如圖所示，圓柱體物體高為2m,底面積為200cm2,密度為2.5x1(Pkg/nR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(.mg)與該物體重心高度的

變化的乘積，公式為Mp=mgAh,試求上述過程中水的重力勢能的變化為多少？

24.已知物體動能的表達式為4=；俏/，重力勢能的表達式為2="2g〃，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，將質量為m=200g的物體在/點由

靜止開始下滑，經過8點進入水平面，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？

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

（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，

由于汽車發動機功率不變，為保證安全，會降低速度行駛，當速度降低50%時，所獲得的

牽引力為原來的倍；

（2）目前全球在軌衛星數量高達4000多顆，衛星在從遠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”），為使衛星在預定航道上運行，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燒友的喜愛。唱片聲音是由物體產生的，通過規律振動記

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

道。當唱針在里面滑動時，就會因為鋸齒軌道而產生極細微的振動，而這些振動再經由唱

頭內部的縫隙并磁鐵產生電磁感應，將那些刻在軌道中的聲音波紋轉換為聲音電磁訊號，

就像選填（“麥克風”或“揚聲器”），最后經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

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）。（選填“5”或

“10"或"15”或"20”)

唱針尖端

強迷你磁鐵

唱針在音軌中

因為軌道形狀兩采都是

而左右擺動

線圈一唱針尖端

音蟾

左右擺動的唱針帶動迷你磁鐵擺動

與兩邊的線圈產生電磁感應

將唱片音軌的形狀

化為聲音類比電子訊號