11.3动能和势能（原卷版）

11.3动能和势能（原卷版）考点直击考点直击典例分析＋变式训练典例分析＋变式训练考点1动能和势能的概念及大小比较动能：

（1）概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。

（2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。

（3）单位：焦耳（J）。

势能：弹性势能和重力势能统称为势能。

（1）重力势能

①概念：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：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。

③单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。

（2）弹性势能

①概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。

②影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。③单位：焦耳（J）。【典例1】（2021春•八步区期末）下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是（）A．海面上航行的轮船 B．空中飞行的子弹 C．吊在天花板上的电灯 D．拉长的橡皮筋【典例2】（2020•丽水模拟）如图甲，木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面做匀速直线运动，随时间变化规律如图乙所示的科学量是（）A．动能 B．距离 C．重力势能 D．拉力做的功【典例3】（2019春•海伦市校级月考）写出下列物体具有什么形式的机械能：（1）高山上的一块石块；（2）空中飞行的篮球；（3）被拧紧的手表发条；（4）水平公路上行驶的汽车。【变式训练1】（2020秋•秀峰区校级月考）如图所示，人走在静止的叠石下方，会有一种“害怕”的感觉，原因是叠石具有较大的（）A．重力势能 B．内能 C．动能 D．弹性势能【变式训练2】（2020秋•兰州期末）关于物体的动能，下列说法中正确的是（）A．质量大的物体动能一定大 B．速度大的物体动能一定大 C．质量相等的物体，举得越高的动能越大 D．质量相等的物体，速度大的动能大【变式训练3】（2021春•丹阳市期中）如图所示，某人用12N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧，手受到的拉力的施力物体是；此时，弹簧具有的能量是；用力将一块橡皮泥压变形，此时橡皮泥这种能量（选填“具有”或“不具有”）。考点2动能和势能的大小变化（1）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大；（2）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大；（3）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。【典例4】（2021春•广安期末）2020年11月，我国用“长征五号”遥五运载火箭成功发射“嫦娥五号”。如图所示为“嫦娥五号”绕月球做椭圆轨迹飞行的示意图，此时在大气层外运行，不受空气阻力。下列说法正确的是（）A．“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能减小，动能增大 B．“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能增大，动能减小 C．“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，势能增大，动能增大 D．“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，动能减小，机械能不守恒【典例5】（2021•东台一模）荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中速度变大，则他的（）A．重力势能增加，动能不变 B．重力势能减小，动能增加 C．重力势能减小，动能减少 D．重力势能不变，动能增加【典例7】（2020秋•安康期末）如图所示，小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中：小伟的重力势能，小伟的动能；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。【变式训练1】（2021春•费县期末）2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务，也是空间站阶段的首次载人飞行任务。在运载火箭加速升空的过程中，下列关于三位宇航员动能和势能变化的说法正确的是（）A．动能增大，势能增大 B．动能增大，势能减小 C．动能不变，势能增大 D．动能减小，势能增大【变式训练2】（2021春•宣化区期末）竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，以下说法中正确的是（）A．动能增大，重力势能增大 B．动能减小，重力势能减小 C．动能减小，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小【变式训练3】（2021•鄂温克族自治旗一模）甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能（增加/不变/减少）。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的机械能乙的机械能（大于/等于/小于）。【变式训练4】（2020春•安徽期末）小球从某一高度下落后，反复弹起，高度越来越低，如图所示，A、B、C、D在同一水平高度，则小球在A点时的重力势能D点时重力势能；在B点时的动能C点时动能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）考点3动能和势能的影响因素及应用动能和势能的影响因素：（1）动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小；当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小；（2）重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大；（3）弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。动能和势能的影响应用：（1）水轮发电机，将水下落的重力势能转化成轮子的动能，从而带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，通过导线传出去，完成发电；

（2）撑杆跳，将助跑时的动能装化成重力势能，使人升高；

（3）秋千，是动能和重力势能互相转化的结果。【典例8】（2019秋•礼泉县期中）体积相同的实心铅球和木球，它们以相同速度向前滚动，比较木球和铅球的动能大小，正确的是（）A．木球动能大 B．铅球动能大 C．木球和铅球的动能一样大 D．无法判定【典例9】（2021春•襄州区期末）以同样速度行驶的大卡车和小轿车，的动能大，故在同样道路上，不同车型限速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车要（填“大”或“小”）【典例10】（2020•永吉县模拟）在日常生活中，向比较硬的木头上钉大钉子，如碰到这种情况，需要把锤子举得高些，再向下落，这是为什么？【变式训练1】（2019春•路南区期末）以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（）A．载重汽车的动能大 B．小轿车的动能较大 C．它们的动能一样大 D．无法比较【变式训练2】（2021秋•秦都区校级月考）质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球，放在同一水平桌面上，它们具有的势能是（）A．铅球最大 B．铁球最大 C．铝球最大 D．一样大【变式训练3】（2021•十堰模拟）汽车速度越快，出事故时破坏越严重，说明物体动能的大小与它的有关，一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，说明物体的动能还跟物体的有关，所以为了交通安全，不要和超载。【变式训练4】（2021春•武陵源区期末）机场附近要驱逐各种鸟类。因为当飞机与小鸟相撞时，不但小鸟会丧命，飞机也有可能受严重伤害，甚至机毁人亡。这是为什么？考点4动能和势能的影响因素实验探究探究动能的大小与哪些因素有关？

实验方法：控制变量法和转换法实验结论：

①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大；

②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。

归纳总结：

动能的大小与物体的质量和运动速度有关。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，它的动能也越大探究重力势能的大小与哪些因素有关？

实验方法：控制变量法和转换法实验结论：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大：探究弹性势能的大小与哪些因素有关？

实验方法：控制变量法和转换法实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大：【典例11】（2021春•青海期末）如图所示，学习小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲图所示。取三个铁块从空中静止释放后撞击木桩，木桩陷入沙坑，如乙图所示。（1）在此实验中，我们可以通过观察来比较铁块重力势能的大小。（2）若hA＝hB＞hC，mA＜mB＝mC，如图乙所示：比较A、B情况，说明。比较B、C情况，说明。（3）实验得出的结论是：物体重力势能的大小跟物体的和有关。【典例12】（2021春•阿拉尔期末）物理社团的同学们设计了如图甲、乙所示的实验，来探究动能的大小与哪些因素有关。（1）在甲实验中，让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是探究动能的大小与（选填“速度”或“质量”）的关系。在乙实验中，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是让两个球到达水平面时，具有相同的。（2）物理研究方法有很多，本实验中运用了两种研究方法：一是法；二是转换法，用纸盒被推动的距离来反映出小球的大小。（3）在高速公路上，交管部门对不同的车型，进行了不同的限速（限制其最高行驶速度）。质量越大的车，限速越（选填“高”或“低”），主要是受到实验（选填“甲”或“乙”）的启示。【变式训练1】（2020秋•桂林期末）某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素”，已知物体质量的关系为m1＝m2＜m3，使用的器材有沙子、木桩等。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：（1）本实验是通过来反映物体重力势能大小的。（2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，应选择两图实验进行分析。（3）实验中为了探究重力势能大小与高度的关系，应让质量相同的物体，从（选填“相同高度”或“不同高度”）由静止自由放下。实验现象表明：当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越。（4）对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图（选填“a”、“b”或“c”）中的物体。【变式训练2】（2021•平泉市一模）某物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示。（1）若水平面绝对光滑，本实验（选填“能”或“不能”）达到探究目的。（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与有关。（3）小华同学根据甲、丙两图得出结论：物体动能的大小与质量有关，她的看法是否正确？（选填“正确”或“错误”），理由是。【拓展】小明将实验进行了改装：用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后放手，如图丁所示；两球离开弹簧时的速度（选填“相同”或“不相同”），纸盒被推开的距离（选填“相同”或“不相同”）。课堂巩固训练课堂巩固训练一、选择题。1．（2021•泰州二模）如图所示，将一木块放在弹簧上，用手压木块，弹簧被压缩。松开手，木块竖直向上飞起直到最高点。下列说法正确的是（）A．手压木块时，手对木块的压力与弹簧对木块的支持力是一对平衡力 B．弹簧恢复原状过程中，弹性势能不变 C．木块在没有离开弹簧前，所受弹力方向竖直向上 D．木块到达最高点时，木块处于平衡状态2．（2020秋•通山县期末）2020年春，为了控制新型冠状病毒肺炎疫情，全国很多地方实行封闭管理，并使用无人机进行安全巡查。如图所示，在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（）A．质量增大B．动能增大C．重力势能增大D．弹性势能减小3．（2019秋•朝阳区校级月考）质量相同的物体甲和乙从同一高度处分别沿光滑斜面和粗糙斜面下滑到地面，物体的重力势能减少的情况是（）A．甲物体减少的多 B．乙物体减少的多 C．两物体减少的一样多 D．无法确定4．（2021春•永定区期末）2020年5月26日，十三届全国人大三次会议通过了《第十三届全国人民代表大会宪法和法律委员会关于＜中华人民共和国民法典（草案）＞审议结果的报告》，高空抛物或者坠物行为责任人由公安等机关查找。高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种不文明的行为，会带来很大的社会危害，因为高处的物体具有较大的（）A．动能 B．重力势能 C．惯性 D．重力5．（2021春•富县期末）“蹦极”是运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从高处竖直跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动时，其所受绳子的拉力F大小随时间t变化的图像如图所示，由此可知运动员（）A．t0时刻重力势能最小 B．从起跳到t0弹性绳的弹性势能一直变大 C．所受拉力F对运动员始终做功D．t0到tn过程中动能不变6．（2020•无锡模拟）小明用图示装置“探究重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是（）A．实验研究对象是三脚小桌 B．让同一木块从三个不同的高度由静止下落 C．让质量不同的木块从不同的高度由静止下落 D．用三脚小桌下陷的深度来表示木块重力势能的大小7．（2020春•石家庄期末）游戏“愤怒的小鸟”深受同学们的喜爱，游戏其实就是像打弹弓一样，把“小鸟”对准怪物打过去（如图），下列有关弹弓的说法正确的是（）A．弹出“小鸟”时，弹弓的弹性势能转化为“小鸟”的机械能 B．弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能减小 C．弹弓的橡皮筋受力伸长，说明力能使物体发生运动状态的改变 D．被弹弓弹出后的“小鸟”，受到弹力和重力的作用8．（2020秋•宜兴期末）对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实质是限制了汽车的（）A．动能 B．摩擦力 C．惯性 D．惯性和动能9．（2020秋•无为市期末）在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求滚下，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法不正确的是（）A．实验中所探究的“物体的动能”是指小球的动能 B．由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的高度有关 C．此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的 D．由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关二、填空题。10．（2020•黑龙江一模）如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也不同。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功，（填“相同”或“不相同”）你判断的理由是。11．（2020春•钦北区期末）一切运动的物体都具有动能：动能的大小跟物体和有关。12．（2021•民勤县模拟）2020年6月23日，北斗3号最后一颗全球组网卫星发射成功!历时26年终于完成了北斗卫星导航系统的组网，展现了大国实力。搭载卫星的火箭在加速升空过程中，卫星的动能，重力势能（均选填“增大”“减小”或“不变”）。13．（2021春•临漳县期末）2021年5月29日，“天舟二号”货运飞船发射成功，它在加速升空过程中，动能，重力势能（前两空均选填“增大”“不变”或“减小”）；5月30日，“天宫一号”与天和核心舱成功对接，对接成功后它们一直是相对的。14．（2020秋•新吴区期末）如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。（1）若让同一钢球A分别从斜槽不同