3.2机械能-九年级科学上册（浙教版）

第3章能量3．2机械能【知识必备】考点一动能1.定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。例如：飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、掷出的铅球等，都具有动能。2.影响动能大小的因素：物体的质量和运动速度。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。注意：判断物体是否具有动能的依据是看物体“是否运动”。一切运动的物体都具有动能。在判断分析物体动能的大小或动能的变化时，应该注意：物体的动能由物体的质量和其速度共同决定，要同时考虑物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个因素。例1如图所示是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。(1)实验中通过观察______________________的大小，来判断钢球动能的大小。(2)实验中为了研究动能的大小与质量的关系，需要控制钢球撞击时的速度不变，具体的控制方法是_______________________________________________________。解析：(1)实验中是通过观察木块被推动距离的长短，来判断钢球动能的大小。(2)要研究物体的动能跟质量的关系，采用控制变量法，就要改变物体的质量，同时控制速度不变，不同质量的物体从同一斜面同一高度自由下滑时，下滑到水平面的速度相同。因此实验时，采用不同质量的钢球从同一斜面同一高度自由下滑。答案：(1)木块滑行距离的长短(2)采用不同质量的钢球从同一斜面同一高度自由下滑点拨：实验中动能大小是通过观察木块被钢球撞击后滑行的距离来衡量的，利用了转换法；研究动能大小与质量的关系时，让钢球从同一高度自由滚下，钢球撞击时的速度不变，这是利用了控制变量法。考点二势能1.重力势能(1)定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。(2)影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。2.弹性势能(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如：张开的弓、拉长的橡皮筋、弯曲的钢条等由于发生弹性形变而具有弹性势能。(2)影响弹性势能大小的因素：物体形变的大小。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。方法：重力势能与质量和高度有关，因此实验中用到控制变量法：保持物体的质量一定，让同一小球从不同高度下落，观察小球撞出的沙坑深度；保持高度不变，让不同质量的小球从同一高度落下，观察小球撞出的沙坑深度。通过撞出的沙坑深度来比较重力势能的大小，运用了转换法。例2某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图322所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球质量均为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为和,C、D两球陷入沙深度均为，且。(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过___________来反映的。(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：____________________________。(3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：____________________________。(4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径____________(选填“有关”或“无关”)。解析：(1)实验中是通过铅球陷入沙中的深度来比较铅球重力势能的大小。(2)比较A、B两球即高度相同时，B质量是A的2倍，B球陷入沙深度更大，说明它对沙做功就多，重力势能大，由此可得：高度相同时，质量越大的物体，其重力势能越大。(3)比较A、C两球即质量相同时，C的高度是A的2倍，C球陷入沙深度更大，说明它对沙做功就多，重力势能大，由此可得：质量相同时，高度越高的物体，其重力势能越大。(4)比较C、D两球即质量、高度都相同时，通过的路径不同，但两球陷入沙深度相同，说明它们对沙做功相等，重力势能相同，由此可得：质量相同时，高度相等的物体，其重力势能与物体运动的路径无关。答案：(1)铅球陷入沙中的深度(2)高度相同时，质量越大的物体，其重力势能越大(3)质量相同时，高度越高的物体，其重力势能越大(4)无关点拨：解本题的关键是利用控制变量法的思想观察图片，控制的变量和不变量分别是什么，同时理解物体重力势能的大小是通过铅球陷入沙中的深度来体现的。考点三动能和势能的转化1.动能和重力势能的相互转化动能和重力势能之间的相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。如：向上抛出的石块、单摆、滚摆，它们在上升的过程中，运动速度逐渐减小，动能逐渐减小，高度不断增加，重力势能不断增大，将减小的动能转化为自身的重力势能储存起来；反之在下落时，将储存的重力势能转化为动能。2.动能和弹性势能的相互转化物体的动能和弹性势能可以相互转化。当拉长橡皮筋时，橡皮筋就储存了弹性势能，放手后橡皮筋就会飞出去，橡皮筋的动能就是由绷紧的橡皮筋的弹性势能转化而来的。方法：判断物体是否具有弹性势能，是看此物体是否发生弹性形变；判断物体弹性势能是否发生变化，是看此物体形变量是否变化。3.机械能守恒动能和势能之和称为机械能。动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。注意：机械能守恒的条件是：只有动能和势能的相互转化，在有空气的空间中，演示滚摆的能量转化，由于存在空气阻力，滚摆的机械能会逐渐减小，即在动能和势能的转化过程中，还存在部分机械能转化成其他形式的能，机械能的总量是减少的。4.动能和势能转化的应用撑杆跳高、水力发电、人造地球卫星。例3如图是老师在课堂上进行的滚摆演示实验示意图，下列说法不正确的是()A.滚摆运动过程中，机械能守恒B.滚摆向下运动时，重力势能部分转化为动能C.滚摆向上运动时，动能部分转化为重力势能D.滚摆上升的最大高度逐渐降低解析：在课堂上进行滚摆实验，空气阻力的影响不能忽略，滚摆运动过程中，机械能不守恒，故A选项错误，符合题意；滚摆向下运动时，高度减小、速度增大、质量不变，即重力势能减小、动能增大，由于阻力作用，重力势能部分转化为动能，故B选项正确，不符合题意；滚摆向上运动时，高度增大、速度减小、质量不变，即重力势能增大、动能减小，由于阻力作用，动能部分转化为重力势能，故C选项正确，不符合题意；由于阻力作用，滚摆上升的最大高度逐渐降低，即机械能减小，故D选项正确，不符合题意。答案：A【题型必练】一．选择题（共22小题）1．如图是运动场上的物体离手后，在空中飞行时（落地前）动能随时间变化的曲线图。该运动的物体可能是（）​A．斜向上抛的铅球​B．静止下落的乒乓球​C．竖直向上垫的排球​D．在地上滚动的足球​【分析】动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定时，速度增大，动能增大；速度一定时，质量增大，动能增大。【题解】由图象可知，该物体的动能先减小（但不为零）后增大；A、斜向上投掷出去的铅球，从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；到达最高点时竖直方向的速度为0，但水平方向仍然有速度，所以其动能不为0；在下落过程中，速度不断增大（到达地面时速度最大），此过程动能增大；所以，整个过程中铅球的动能先减小（但不为零）再增大，故A正确；B、由静止下落的乒乓球，其速度逐渐增大，动能始终在增大，故B错误；C、竖直向上垫起的排球，排球到达最高点时的速度为零、动能为零，故C错误；D、离开脚后在平地上滚动的足球，足球滚动得越来越慢，动能越来越小，故D错误；【答案】A【点评】掌握动能大小的影响因素，能通过图象判断动能的大小变化。2．摆球从A点由静止释放，依次经过B、O、C到达右侧最高点D，如图所示。在这个过程中，摆球机械能最小的位置是（）​A．A位置B．B位置C．O位置D．D位置【分析】机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。【题解】摆球从A点由静止释放，依次经过B、O、C到达右侧最高点D的过程中，由于克服空气阻力做功，消耗了一部分机械能，所以摆球的机械能减小，在这个过程中，摆球机械能最小的位置是D。【答案】D【点评】深入理解影响动能和重力势能的因素，明确动能和势能转化过程中机械能的变化情况，是解答此题的关键。3．乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（）A．va＞vb＞vcB．va＜vb＜vcC．va＞vc＞vbD．va＝vb＝vc【分析】首先判定开始时三球机械能的大小；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，据此判定速度的大小。【题解】乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。【答案】D【点评】本题考查了动能、重力势能的影响因素和机械能的守恒，难度不大，要熟记。4．下列有关如图所示四幅图的观点中（不计摩擦），分析合理的是（）A．图甲中，起跳后上升到最高点时人的动能为零B．图乙中，在下降过程中滚摆的动能转化为重力势能C．图丙中，卫星从近地点到远地点机械能减小D．图丁中，小球从A到B的过程中重力势能转化为动能【分析】（1）影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度；影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度。根据动能、重力势能影响因素的情况得出动能和重力势能的大小情况。再根据能量变化的规律：减小的能量转化为增大的能量得出答案。对ABD作出判断；（2）太空中没有空气，卫星在运行过程中机械能是守恒的。据此分析对C作出判断。【题解】A、图甲中，起跳后上升到最高点时人在竖直方向上的速度为零，但在水平方向上速度不为零，由于惯性仍会向前运动，所以此时人的动能不为零，故A错误；B、图乙中，在下降过程中滚摆的质量不变，高度变小，速度变大，所以重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能，故B错误；C、卫星在太空，运行过程中没有受到阻力，没有能量的损失，机械能是守恒的，故C错误；D、图丁中，小球从A到B的过程中质量不变，高度变小，速度变大，所以重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能，故D正确。【答案】D【点评】掌握动能、势能大小的影响因素，掌握动能、势能的大小变化情况。同时知道卫星在绕地球运动时，没有任何物质和卫星摩擦，机械能没有消耗，机械能是守恒的。5．为解决停车问题，温州建成了一种垂直升降式立体车库。如图为自动垂直升降式车库的停车过程示意图。当汽车匀速上升时，汽车的（）A．动能不变，重力势能增加B．动能不变，重力势能不变C．动能增加，重力势能不变D．动能增加，重力势能增加【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。【题解】汽车匀速上升时，质量不变，速度不变，动能不变；质量不变，高度增加，重力势能增加。【答案】A【点评】掌握动能、重力势能的影响因素，用控制变量法，判断动能、重力势能的变化。6．有条新闻记述了：“某高楼大厦发生高空抛物的不文明行为，一位老太太被抛下的西瓜皮砸伤……”，被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的科学量是（）A．重力势能B．动能C．重力D．质量【分析】（1）动能和势能可以相互转化；动能的大小与物体的速度有关，速度越快动能就越大；西瓜皮在下落过程中重力势能转化为动能，速度不断增大，所以动能不断增大。（2）物体所含物质的多少叫质量，质量是物体本身的一种属性，与物体的形状、状态、位置和温度都没有关系，与物体所含物质的多少有关。【题解】ACD、西瓜皮在下落过程中，高度变小，但质量不变，则重力不变，重力势能减小，故ACD错误；B、西瓜皮在下落过程中重力势能转化为动能，速度不断增大，所以动能不断增大，故B正确。【答案】B【点评】此题结合实际考查了动能、重力势能、质量和重力，要注意质量是物体本身的一种属性，与物体的形状、状态、位置和温度都没有关系。7．在温哥华冬奥会上，来自牡丹江的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能B．在a点和c点速度都为零，因此重力势能相等C．从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能D．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等【分析】机械能包括动能和势能。动能和势能是可以相互转化的。在动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。【题解】A、从a点向b点运动过程中，重力势能大部分转化成动能，因为有滑动摩擦，少部分转化成内能，故该选项错误；B、在a点和c点高度不同，所以，重力势能就不相同。同时，c点在水平方向上速度不为零，故B说法错误。C、从c点下落到d点过程中，重力势能转为动能，故该选项正确。D、在a点和e点都处于静止状态，说明动能都为零，因为高度不同，所以重力势能就不相等，因此机械能不相等，故该选项错误。【答案】C【点评】本题考查动能和势能的转化与守恒，物体处于静止状态，只能说明它的动能为零，它的机械能不一定为零。8．司机开车上坡前，往往加大油门以提高汽车的速度，这样做能够（）A．减小阻力B．增大惯性C．增大动能D．增大势能【分析】物体的动能大小由物体的质量和物体的速度两个因素决定，并且质量越大，速度越大，物体的动能就越大；物体的动能和势能之间可以相互转化。【题解】汽车上坡前，加大油门，可以提高汽车的速度，因为物体的动能大小与质量和速度有关，所以这样可以增大车的动能。上坡时，汽车的动能转化为重力势能，动能越大、转化的重力势能越大，这样更有利于爬坡，故C正确；加大油门，提高车速，无法减小阻力，也不能增大惯性，其势能也不能直接改变，而是通过动能转化而来，故ABD均错误。【答案】C【点评】掌握有关物体动能的决定因素的基础知识是解决此题的关键。抓住车速增大、找出与速度大小有关的物理量。9．一架飞机在某灾区上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面投放救灾物资。投下物资后，飞机的动能和势能发生变化是（）A．动能不变，势能减小B．动能变小，势能不变C．动能和势能都变小D．动能和势能都不变【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大。在物体没有发生弹性形变时，不考虑弹性势能。（4）机械能总量等于动能和势能的和。【题解】水平方向匀速飞行，同时向地面投放救灾物资，投下物资后，（1）没有发生弹性形变，不具有弹性势能。（2）动能与质量和速度有关，尽管匀速飞行速度不变，但投下物资后，质量变小，因此动能减小。（3）重力势能与质量和高度有关，尽管沿水平方向高度不变，但投下物资后，质量变小，因此重力势能减小。（4）机械能＝动能+势能，动能减小，势能减小，机械能减小。【答案】C【点评】影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化；影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。特别注意质量的变化，很多学生容易出错。10．全国蹦床锦标赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升的过程中（）A．动能变大，重力势能变小B．动能变小，重力势能变小C．动能变大，重力势能变大D．动能变小，重力势能变大【分析】本题考查机械能转化与守恒定律，明确转化过程即可。【题解】运动员从蹦床上起跳后，由于和受蹦床对人做功，获得了较大动能，而上升过程中，受重力作用，使动能减小，但高度增加，即重力势能增加。【答案】D【点评】本题考查动能和势能的相互转化，要明确动能和势能的定义。11．洒水车在清洁龙港市街道卫生环境中起到了很重要的作用，洒水车在水平路面上进行酒水作业时保持匀速行驶，则洒水车发动机的牵引力如何改变，洒水车的动能将如何改变（）A．牵引力不变，动能不变B．牵引力减小，动能减小C．牵引力减小，动能不变D．牵引力不变，动能减小【分析】首先根据影响滑动摩擦力的因素分析摩擦力的变化，再根据二力平衡的知识判断牵引力的变化；根据质量和速度的变化分析动能的变化。【题解】当洒水车工作时，自身重力不断减小，对地面的压力不断减小，那么它受到的摩擦力不断减小。当它做匀速直线运动时，牵引力和摩擦力相互平衡，因此牵引力减小；洒水的过程中，速度不变，质量减小，因此动能减小；故B正确。【答案】B【点评】本题考查了二力平衡条件的应用、动能的大小变化，属于基础题。12．小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（）A．动能先增大后减小B．势能先减小后增大C．机械能先减小后增大D．机械能保持不变【分析】质量相同时，高度越高（低），重力势能越大（小）；速度越大（小），动能越大（小）；不计空气阻力，小球的机械能守恒。【题解】将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，上升的过程中，高度变大，速度变小，故重力势能变大，动能变小；下落的过程中，重力势能变小，动能变大；因不计空气阻力，小球的机械能守恒。【答案】D【点评】本题考查影响重力势能与动能大小的因素及机械能的守恒。13．第24届冬季奥运会在北京举行，如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是（）A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态不变C．冰球在水平冰面滑动过程中，机械能保持不变D．冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；质量越大、高度越高，重力势能越大。（2）物体运动状态的改变包括速度大小和方向的改变；（3）在只有动能和势能相互转化时，机械能守恒；（4）任何物体都具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质。【题解】A、跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变、高度减小，其重力势能减小，故A错误；B、短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向发生改变，所以其运动状态发生改变，故B错误；C、击打出的冰球在水平地面减速滑动的过程中，由于克服摩擦做功，冰球的一部分机械能转化为内能，冰球的机械能减小，故C错误；D、冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性要保持原来的运动状态，故D正确。【答案】D【点评】本题主要考查了机械能大小变化分析、运动状态的判断、惯性的理解等，综合性强，但难度不大。14．如图，将甲、乙两钩码以细线相连并跨过定滑轮，使两钩码距离地面相同高度。静止释放后，观察到甲下降，乙上升。忽略摩擦及细线重力，在钩码运动过程中，机械能变化的情况是（）A．甲的动能增加，乙的重力势能减少B．甲的动能减少，乙的重力势能增加C．甲的动能增加，乙的重力势能增加D．甲的动能减少，乙的重力势能减少【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，势能越大。（3）机械能是动能与势能之和。【题解】当由静止自由释放后，甲砝码下降，乙砝码上升；甲所处的位置下降（高度减小），速度变大，因此甲的重力势能减小，动能增大；乙所处的位置升高（高度增大），速度变大，因此乙的重力势能增大，动能增大。由于细线的质量不计，且细线与定滑轮间无摩擦力，所以整个过程中机械能守恒，总量不变。【答案】C【点评】本题考查了动能、势能和机械能的概念及影响其大小的因素，属于基本内容。在判断动能和势能的大小时，要注意看影响动能和势能大小的因素怎么变化。15．如图是冬奥会上的冰壶比赛。当冰壶离开运动员的手在冰上滑行的过程中（）A．冰壶的动能不变B．冰壶的机械能减少C．冰壶的能量增加D．冰壶的摩擦力变大，导致冰壶最终停止【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的大小与质量、高度有关；机械能为动能和势能的和；（2）滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关。【题解】当冰壶离开运动员的手在冰上滑行的过程中，由于受到阻力的作用，其运动的速度越来越小，质量不变，动能变小；高度不变，重力势能减小，机械能为动能和重力势能的和，所以机械能减小，冰壶在运动的过程中，冰壶与接触面之间的压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以受到的摩擦力大小不变；综上所述，B正确。【答案】B【点评】本题考查了机械能的变化、影响滑动摩擦力大小的因素，属于基础题。16．跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（）A．在助跑阶段，动能保持不变B．在起跳时，机械能最小C．在最高点时，动能最大D．从起跳到最高点的过程中，部分动能转化为重力势能【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能是动能和势能的总和。【题解】A、在助跑阶段，速度越来越快，所以动能不断增大，故A错误；B、在起跳时，人的速度达到最大，此时机械能最大，故B错误；C、在最高点时，重力势能最大，由于速度不是最快，所以动能不是最大，故C错误；D、从起跳到最高点的过程中，速度减小，高度增加，部分动能转化为重力势能，故D正确。【答案】D【点评】本题考查了动能与势能的大小判断与能量转化，了解各自的影响因素，是正确判断的关键。17．如图所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（忽略空气阻力）（）A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用B．他的重力势能转化成了动能和内能C．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变D．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用【分析】匀速下滑是一种平衡状态，平衡状态时受到的是平衡力，小朋友受到了重力、滑梯的支持力和摩擦力；匀速下滑时，速度不变，动能不变，高度下降，重力势能减小，机械能减小；下滑时，克服摩擦做功，机械能转化为内能。【题解】A、小朋友之所以下滑是因为受到了重力和支持力的作用，没有什么下滑力，所以A是错误的；B、小朋友匀速下滑，重力势能减小，动能不变，克服摩擦力做功，内能增加，重力势能转化为内能，故B错误；C、小朋友下滑，重力势能减小，动能不变，机械能减小，所以C是错误的；D、小朋友受到三个力的作用，重力、支持力和摩擦力，所以D是正确的；【答案】D【点评】物体的受力分析是研究力学的基础，需要掌握；分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。18．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物块m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是（）A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小B．物体从A到C动能一直在减小C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小D．物体动能最大的位置在B和C之间【分析】解答此题注意两个步骤：第一：物体竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力。从A到B过程中，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，则知物体先加速后减速，从B到C过程，摩擦力和弹簧的弹力方向均向左，物体一直做减速运动；第二：物体动能的影响因素有质量和速度，当质量一定时，速度越大动能越大，速度越小动能越小。【题解】物体在竖直方向上受到重力与地面的支持力平衡，水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力；从A到B过程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，故物体先加速后减速；从B到C过程，物体由于惯性继续向右运动，摩擦力方向向左，弹簧对物体的拉力向左，物体做减速运动；当质量一定时，速度越大动能越大，速度越小动能越小，所以物体从A到B过程中动能先增大后减小（即物体动能最大的位置在A和B之间），从B到C过程中动能一直减小；故ABD错误，C正确。【答案】C【点评】本题考查根据物体的受力情况分析其运动情况的能力，关键要抓住弹簧的弹力的可变性，进行动态分析，再根据速度变化情况判断动能变化。19．无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的大疆无人机。在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（）A．质量增大B．动能减小C．机械能不变D．重力势能增大【分析】（1）动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。（2）重力势能大小跟质量、被举得高度有关。被举得高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。（3）动能和势能统称为机械能。【题解】无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能等于重力势能与动能的总和，重力势能增大，动能不变，其机械能增大，故D正确、ABC错误。【答案】D【点评】掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，利用控制变量法能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。20．共享单车为广大市民提供了“低碳环保”的出行方式。下列关于自行车结构及使用中，正确的是（）A．自行车匀速转弯时受到平衡力的作用B．增大座垫面积能减小坐垫对人的压强C．自行车匀速下坡过程中自行车机械能守恒D．把手的花纹是为了增大接触面积，从而增大摩擦力【分析】（1）物体在平衡力的作用下会保持静止状态或匀速直线运动状态；（2）在压力一定时，增大受力面积可减小压强；（3）物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；（4）增大摩擦力的方法：在压力一定时，增大接触面的粗糙程度；在接触面的粗糙程度一定时，增大压力。【题解】A、自行车转弯时其运动方向发生了改变，不是平衡状态，所以不是受到平衡力的作用，故A错误；B、增大座垫面积可以在压力一定时，减小坐垫对人的压强，故B正确；C、下坡时自行车克服地面的摩擦力做功，机械能转化为内能，匀速下坡，动能不变，重力势能减小，机械能减小，机械能不守恒，故C错误；D、把手的花纹是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故D错误。【答案】B【点评】自行车是日常生活中最常见的交通工具，从自行车的结构和使用来看，应用了非常多的物理知识，包括力学、声现象、光现象、杠杆等方面，平时多注意观察，将其知识活学活用。21．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【分析】明确动能大小的影响因素为质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；动能相等的两个物体质量越大，则速度越小。【题解】质量较小的鸽子与质量较大的大雁在空中飞行，如果速度相同，质量大的大雁动能大；如果它们动能相等，则质量较大的大雁速度较小，质量较小的鸽子速度较大，即鸽子比大雁飞得快，故B正确，A错误；物体动能大小与高度无关，故CD错误。【答案】B【点评】本题考查了动能的影响因素的知识点，要求学生牢固掌握。22．如图是教材中的几幅图，对图中所示的情景，下列说法正确的是（）A．踢出去的足球虽然会继续“飞行”，但它总会停下来，说明物体的运动必须有力维持B．跳远运动员助跑可以提高成绩，是利用了身体的惯性C．男孩水平用力推车但没推动，是因为他的推力小于车所受的阻力D．蹦蹦杆跃到最高点时，动能最大，速度最大【分析】逐个分析四个选择项的物理情景中所涉及的物理知识，然后与题目的要求进行对应，从而选出正确答案。【题解】A、力是改变物体运动状态的原因；牛顿第一定律得出，当物体不受任何外力时，可以做匀速直线运动，因此运动的物体不一定要力来维持，故A选项说法错误；B、跳远运动员助跑是为了在起跳时有一个较大的速度，起跳时，由于惯性，可以跳的更远，故B选项说法正确；C、男孩沿水平方向推车，车不动，车在水平方向受到平衡力的作用，即水平推力和摩擦力是一对平衡力，故车受到的水平推力等于车受到的阻力，因此C选项说法错误；D、速度越大，质量越大，动能就越大；到达最高点时，速度为零，动能为零，故D选项说法错误。【答案】B【点评】理解惯性的实质，才能在各种现象中分辨出与惯性知识有关的现象；本题涉及的知识点较多，但是都属于基础知识，解答本题题型的关键是平时学习态度端正。二．填空题（共8小题）23．蹦极是一项极限体育运动，如图所示，A点是最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置，蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力想等，D点是能下落的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中，___________（填“B”、“C”或“D”）点动能最大，在这个过程中，减小的重力势能都转化为___________能，机械能___________（填“增大”、“减小”或“不变”）（不计空气阻力）。【分析】运动员下降的过程中，不计空气阻力，弹性绳未伸长前运动员做自由落体运动，弹性绳开始伸长后，弹力逐渐变大，运动员受到重力和弹力的合力先变小后反向变大，当合力向下时加速，合力向上时减速。动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，弹性势能的大小与物体弹性形变程度有关，机械能为动能和势能的和。【题解】在蹦极人从A点下落到B点的过程中，在重力的作用下，人向下做加速运动；经过B点后，弹性绳绷紧，开始阶段，拉力小于重力，人向下做加速运动，到达C点时，重力等于拉力，此时的速度最大，动能最大；经过C点后，拉力大于重力，人做减速运动。在这个过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；弹性绳发生了弹性形变，减小的重力势能都转化为弹性势能；不计空气阻力，整个系统的机械能守恒，但人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能减小。【答案】C；弹性势；减小。【点评】本题考查了物体运动状态的判定、机械能的转化和守恒，难度不大。24．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态。在玩弹跳杆过程中，小金在___________（选填”b前某”、“b”或“b后某”）时具有的动能最大；在b→c的过程中，___________转化成小金的重力势能。【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）弹簧由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能，弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。（4）速度最大位置是重力和弹力相等的时候。【题解】a→c的过程中，小希先加速后减速，在到达b之前，当弹簧的弹力等于人的重力时，小金的速度最大，动能最大，即b前某时的动能是最大的；b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小希的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为小希的重力势能。【答案】b前某；小金的动能。【点评】此题考查了动能、重力势能和弹性势能的相互转化，以及机械能守恒是一道综合题，难度较大。25．如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在___________点（选填字母）的弹性势能最大；若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子___________（选填“可能”或“不能”）返回滚上斜面；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。【分析】（1）重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；动能的大小与质量、速度有关；（2）罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，机械能转化为了其他形式的能。【题解】（1）罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大；（2）若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面；（3）第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。【答案】D；不能；大于。【点评】本题考查铁罐的机械能的转化，包含了动能和弹性势能、重力势能的转化，应细化整个过程的分析是解题的关键。26．跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是___________；（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是___________。【分析】（1）重力势能的大小与物体的质量和高度有关，据此判断；（2）物质由液态变为固态的过程叫凝固。【题解】（1）运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，质量不变，高度降低，所以重力势能变小；（2）造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，是液态变为固态，所以该造雪过程中水发生的物态变化是凝固。【答案】（1）变小；（2）凝固。【点评】本题通过跳台滑雪中的场景，考查了对重力势能影响因素和对物态变化的理解与应用，属基础题，难度不大。27．撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。到达最高点的过程中是动能和___________能转化为___________能；下落过程中___________能逐渐增加。【分析】（1）弹性势能大小跟物体弹性形变的程度有关，弹性形变越大，弹性势能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）物体下落时，重力势能转化为动能，重力势能越多，转化为的动能越多。【题解】（1）运动员在起跳前先要快速助跑，使自己具有较大动能，撑杆弯曲，杆发生了弹性形变，具有大量的弹性势能；起跳后到达最高点的过程中是动能和弹性势能都减小，运动员在上升过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，即动能和弹性势能转化成了重力势能。（2）运动员越过横杆下落过程中，运动员的高度下降，速度增加，是重力势能转化为动能。【答案】弹性势；重力势；动。【点评】本题考查动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，会根据这些因素变化判断动能、重力势能、弹性势能的变化。28．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。（整个过程中忽略空气阻力）（1）从a运动到b的过程中小球的机械能___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的___________。（3）小球从a运动到c的过程中，在___________（选填“a”、“b”或“c”）位置速度最大。【分析】（1）动能的影响因素是质量和速度，弹性势能的影响因素是物体发生弹性形变的程度，据此可结合物体的运动情况做出判断；（2）小球由a向b运动时会加速运动，即到达b点时速度最快。【题解】（1）因为水平杆光滑，整个过程中忽略空气阻力，所以小球在a点时水平方向上只受到弹簧向右的弹力，则小球由a向b运动时会加速运动，即到达b点时速度变大，质量不变，动能变大；高度不变，重力势能不变，机械能变大；（2）b点是弹簧原长时小球的位置，弹性势能为0，小球到达b点后由于惯性继续向右运动，速度减小，动能变小，同时所以弹簧逐渐被拉伸，弹簧的弹性势能逐渐增大，此时小球的动能转化为弹簧的弹性势能；（3）小球从a运动到c的过程中，在b位置速度最大。【答案】（1）变大；（2）弹性势能；（3）b。【点评】本题主要考查了动能与弹性势能之间的转化，会分析物体的运动情况及动能与弹性势能的影响因素，是解答的关键。29．在北京冬奥会上，中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。（1）滑雪板底做得越宽大，在它对雪地的压力一定时，对雪地的压强___________。（2）如图所示，苏翊鸣由A点运动到B点时动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）若滑雪板与雪地的总接触面积为2，苏翊鸣和滑雪板的总质量为72kg，当他穿着滑雪板站立在水平雪地上时，对雪地的压强为___________Pa。（g取10N/kg）【分析】（1）在压力一定时，增大受力面积，可以减小压强；（2）动能和势能可以相互转化，根据有关因素判断大小变化；（3）利用G＝mg计算出苏翊鸣和滑雪板的总重力；当他穿着滑雪板站立在水平雪地上时，对雪地的压力F＝G，利用p=F【题解】（1）压强的大小与压力大小和受力面积大小有关，所以滑雪板底面越宽大，在压力相同的情况下，由于受力面积越大，所以滑雪板对雪地的压强越小；（2）他在飞行过程中，上升阶段：质量不变，速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加，动能转化为重力势能，苏翊鸣由A点运动到B点时动能减小；（3）苏翊鸣和滑雪板的总重力：G＝mg＝72kg×10N/kg＝720N；当他穿着滑雪板站立在水平雪地上时，对雪地的压力F＝G＝720N；对雪地的压强：p=FS【答案】（1）越小；（2）减小；（3）1800。【点评】本题考查改变压强的方法、压强的计算、重力的计算，属于简单的综合题。30．请分析以下两个有关能量形式的问题。（1）“强弩之末势不能穿鲁缟”，强弓射出的箭到了射程尽头时，不能穿透鲁地的薄绢，说明物体的动能大小与它的___________有关。（2）如图所示，旋转图中的吸管后，将可乐罐平放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了___________能。【分析】（1）强弩的动能很大，而不能穿透薄薄的丝绸时说明没有能量了，这就应从速度的变化上分析动能大小的变化；（2）从弹性势能和动能的转化上分析，可知罐子动能的来源。【题解】（1）强弩在运动到最后时没有穿透薄薄的丝绸的能量，就是因为飞行时速度太小引起的，这说明物体的动能大小与它的速度有关；（2）由题意知，旋转图中的吸管后，再将可乐罐平放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了弹性势能，再转化为了罐子运动的动能。【答案】（1）速度；（2）弹性势。【点评】本题考查学生如何利用影响动能、弹