121动能势能机械能

12.1动能势能机械能（解析版）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

势能

机械能的概念1、动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；单位：焦耳（J）。2、势能：弹性势能和重力势能统称为势能。

（1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；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）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；单位：焦耳（J）。3、机械能：动能和势能之和称为机械能。

（1）动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。

（2）机械能大小：动能和势能的总和。【典例1】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【答案】B。【解答】解：A、海上航行的轮船，只具有动能，故A不符合题意；B、空中飞行的子弹，既具有动能又具有重力势能，故B符合题意；C、吊在天花板上的电灯，只具有重力势能，故C不符合题意；D、拉开的弓，具有弹性势能，故D不符合题意。故选：B。【典例2】关于机械能，以下说法正确的是（）A．质量大的物体，具有的机械能一定大 B．弹簧具有弹性，所以弹簧一定具有弹性势能 C．人在荡秋千时，人具有的动能大小保持不变 D．一块石头被举得越高，它具有的重力势能越大【答案】D。【解答】解：A.机械能等于动能和势能之和，影响动能大小的因素有质量和速度，影响重力势能大小的影响因素有质量和被举高的高度，因此质量大的物体，具有的机械能不一定就大，故A错误；B.弹性势能的大小与弹性形变的大小有关，当弹簧没有发生弹性形变时，弹簧就不具有弹性势能，故B错误；C.人在荡秋千时，速度大小在变化，因此人具有的动能大小也在变化，故C错误；D.质量越大，高度越高，重力势能越大，故D正确。故选：D。【典例3】下列物体：①站在树上唱歌的小鸟②飞在空中的航模③地面上行驶的汽车④滑梯上往下滑的孩子⑤挂在墙上的电视机⑥被压在最低位置的跳板。其中具有动能的是②③④，具有势能的是①②④⑤⑥。【答案】②③④；①②④⑤⑥。【解答】解：①站在树上唱歌的小鸟，处于静止状态，速度为0，动能为0；没有发生形变，不具有弹性势能；有一定的高度，距重力势能；②飞在空中的航模，有一定的速度和高度，具有动能和重力势能；③地面上行驶的汽车，不具有高度，重力势能为0；有速度，具有动能；④滑梯上往下滑的孩子，有一定的速度和高度，具有动能和重力势能；⑤挂在墙上的电视机，处于静止状态，速度为0，动能为0；没有发生形变，不具有弹性势能；有一定的高度，具有重力势能；⑥被压在最低位置的跳板，处于静止状态，动能为0；发生了弹性形变，具有弹性势能。故具有动能的是②③④，具有势能的是①②④⑤⑥。故答案为：②③④；①②④⑤⑥。【变式训练1】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【答案】A。【解答】解：由图乙可知，随着时间的增大，该物理量保持不变；A、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，由于木块的质量和速度均不变，所以它的动能不变，故A符合题意；B、在上升的过程中，木块的高度增大，其重力势能变大，故B不符合题意；C、在上升的过程中，木块运动的距离是一直增大的，故C不符合题意；D、由题知拉力的大小不变，而木块运动的距离s变大，根据W＝Fs可知，拉力做的功一直变大，故D不符合题意。故选：A。【变式训练2】高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，因为高处的物体具有较大的（）A．重力 B．弹性势能 C．重力势能 D．动能【答案】C。【解答】解：由题意可知，高空抛物现象会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。故选：C。【变式训练3】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弹簧；此时，弹簧具有的能量是弹性势能；用力将一块橡皮泥压变形，此时橡皮泥不具有这种能量（选填“具有”或“不具有”）。【答案】弹簧；弹性势能；不具有。【解答】解：（1）由于物体间力的作用是相互的，当人用12N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧时，弹簧对手也有拉力的作用，故手受到的拉力的施力物体是弹簧；（2）弹簧由于发生弹性形变具有弹性势能；（3）用力将一块橡皮泥压变形，橡皮泥被压变形后不能自动恢复原状，说明橡皮泥具有塑性，不具有弹性势能。故答案为：弹簧；弹性势能；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】如图所示是我国某地的等高线图，若把同一个物体分别放在A点和B点，那么在哪一点时，物体的重力势能大？（）A．在A点时大B．在B点时大C．在两点一样大D．条件不足，无法判定【答案】B。【解答】解：由图可看出，A点所在的海拔为1000m，B点所在的海拔为1040m，而对同一个物体，它的位置越高，重力势能越大，故B点的重力势能大。故选：B。【典例5】如图所示，物体G和固定于墙壁上的弹簧相连，物体与地面间是光滑的，开始时物体处于B处，弹簧恰好自由伸长，用力将其拉至C处，松手后，物体在A、C间往复运动则物体G由A到B过程中，物体G的动能增大，弹簧的弹性势能减少，整个装置机械能的总量不变（均选填“不变”、“增大”或“减少”）。【答案】增大；减少；不变。【解答】解：物体G在A处，弹簧被压缩，具有弹性势能，物体G由A到B过程中，弹性势能转化为动能，弹性势能减少，动能增大。由于物体和地面之间是光滑的，机械能守恒，所以机械能不变。故答案为：增大；减少；不变。【变式训练1】图甲是北京冬奥会会徽，它以汉字“冬”为灵感来源，运用中国书法的艺术形态，展现出滑冰、滑雪运动员的英姿。图乙是我国运动员苏翊鸣参赛的情景，他在空中下落过程中（）A．动能增加B．重力势能增加C．惯性变大D．运动状态保持不变【答案】A。【解答】解：AB、滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，运动员的质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，故A正确，B错误；C、滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，质量不变，惯性不变，故C正错误；D、滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，速度变大，所以运动状态发生了变化，故D错误。故选：A。【变式训练2】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，动能增大，重力势能增大（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静止的。【答案】增大；增大；静止。【解答】解：“天舟二号”货运飞船在加速升空过程中，飞船的质量不变、速度增大，其动能增大；同时高度增加，其重力势能增大；飞船没有发生弹性形变，不考虑弹性势能，则机械能等于动能与重力势能的总和，所以它的机械能不断增大；5月30日，“天宫一号”与天和核心舱成功对接，对接成功后，以其中的一个为参照物，另一个与参照物之间没有位置的变化，它们一直是相对静止的。故答案为：增大；增大；静止。考点3动能和势能的转化与守恒（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能；（2）动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能；（3）机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。

做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。

能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。【典例6】下列过程中，属于势能转化为动能的是（）A．向上抛出的石子 B．从坡顶匀速滑到坡底的自行车 C．竖直向下落得越来越快的冰雹 D．足球场上越滚越慢的足球【答案】C。【解答】解：A、向上抛出的石子在上升过程中，它的动能不断减小，势能不断增加，是动能不断转化为势能的过程。B、从坡顶匀速滑到坡底的自行车，它的动能不变，势能减小，不是势能转化为动能。C、竖直向下落得越来越快的冰雹，势能不断减小，动能不断增加，这个过程是冰雹的势能不断转化为动能的过程。D、足球场上越滚越慢的足球，势能为0，动能逐渐减小，是因为足球克服摩擦力做功消耗了动能，是动能转化为其他形式的能。故选：C。【典例7】《天工开物》中写道“凡弓弦取食柘叶蚕茧”，指出用多股蚕丝作为弓的弦，这说明蚕丝弹性好，拉弯的弓把箭射出去，是把弓的弹性势能转化为箭的动能。【答案】弹性；弹性势；动。【解答】解：在拉弓时，弦会发生弹性形变，用多股蚕丝作为弓的弦，这说明蚕丝弹性好；拉弯的弓具有弹性势能，箭射出去后具有机械能，这一过程中是弓的弹性势能转化为箭的动能。故答案为：弹性；弹性势；动。【变式训练1】如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的曲面从a点向d点运动，其中b和d两点在同一水平高度。下列说法中正确的是（）A．小球从a点运动到c点，重力势能全部转化为动能 B．小球在b点的机械能大于在c点的机械能 C．小球在b点的动能等于在d点的动能 D．小球从a点运动到d点的过程中，机械能一定全部转化为内能【答案】B。【解答】解：A、从a点到c点过程中，小球的质量不变，高度变小，则重力势能变小，同时速度变大，动能变大，重力势能会转化为动能，由于小球在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，所以一部分重力势能会转化为内能，故A错误；B、因小球在滚动过程中要克服摩擦力做功，机械能会逐渐减小，所以小球在b点的机械能大于在c点的机械能，故B正确；C、小球从b运动到d的过程中，有一部分机械能会转化为内能，故小球在b点的机械能大于在d点的机械能；已知b和d两点在同一水平高度，即两位置小球的重力势能相同，根据“机械能＝动能+势能”可知，小球在b点的动能大于在d点的动能，故C错误；D、小球运动到d点时具有一定的高度，有一定的机械能，所以，小球从a到d的过程中，机械能不是全部转化为内能，故D错误。故选：B。【变式训练2】如图所示的四种情景中，属于弹性势能转化为动能的是（）A．运动员弯弓射箭 B．跳水运动员竖直下落 C．运动员骑自行车冲向坡顶 D．跳伞运动员匀速下落【答案】A。【解答】解：A、运动员把弯弓拉开将箭射出，是弹性势能转化为动能的过程，故A正确；B、跳水运动员从空中下落，质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，此过程中，重力势能转化为动能，故B错误；C、运动员骑自行车冲向坡顶，运动员和自行车的质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，此过程中，动能转化为重力势能。故C错误；D、跳伞运动员匀速下落，运动员的质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，故D错误。故选：A。【变式训练3】如图所示，粗糙斜面PM与光滑水平面MN平滑连接，弹簧左端固定。小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中，机械能变小（填“变大”“变小”或“不变”）；小物块压缩弹簧的过程中，它的动能转化为弹簧的弹性势能。【答案】变小；弹簧的弹性势。【解答】解：斜面PM是粗糙的，小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，故机械能会变小；弹簧被压缩过程中，其机械能转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹性势能变大，动能转化为弹性势能。故答案为：变小；弹簧的弹性势。知识点4

探究影响物体动能大小的因素影响物体动能大小的因素：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【典例8】物理兴趣小组的同学利用如图所示的装置研究影响动能的因素，下列说法正确的是（）A．甲、乙两组实验是研究动能与高度的关系 B．乙、丙两组实验不能用于研究动能与质量的关系 C．甲乙丙三组实验中的研究对象是小木块 D．如图丁，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再放手，可研究动能与质量的关系【答案】B。【解答】解：A、让同一小球从不同高度由静止出发，小球与木块接触时，小球的速度不同，是为了研究动能与速度的关系，故A错误；B、乙、丙两组实验中，小球的质量不同，下滑的高度不同，到达水平面时的速度不同，所以不能用于研究动能与质量的关系，故B正确；C、甲乙丙三组实验中的研究对象是小球动能的大小，是通过小木块移动的距离的大小来体现的，故C错误；D、用形状相同的塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，两小球的质量不同，所以速度不同，但由于动能相同，对纸盒做的功应相同，对纸盒做得功是克服水平面给纸盒的摩擦力做功，摩擦力是相同的，根据W＝Fs可知，纸盒运动的距离也应该是相同的，所以无法探究动能与质量的关系，故D错误。故选：B。【典例9】小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球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，实验过程如图所示。（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这种研究方法是转换法（控制变量法/转换法）。若水平面绝对光滑，本实验将不能（能/不能）达到探究目的。（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与速度有关。（3）小华根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是错误（正确/错误）的，理由是没有控制速度一定。（4）小王同学用如图丁所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2＞h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是错误（正确/错误）的，理由是实验中没有控制水平面的粗糙程度相同。【答案】（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制速度一定；（4）错误；实验中没有控制水平面的粗糙程度相同。【解答】解：（1）实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的；（2）甲、乙两图中小球的质量一定，初始高度不同，到达水平面的时的速度不同，对木块做功多少不同，故可以得出结论：物体的动能大小与速度有关；（3）小华的看法是错误的，因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，甲、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系；（4）图丁所示的方法探究动能的大小与速度的关系，应改变小球撞击木块前的速度，控制其它因素相同，而实验中没有控制水平面的粗糙程度相同，故错误的。故答案为：（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制速度一定；（4）错误；实验中没有控制水平面的粗糙程度相同。【变式训练1】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分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，木块B被撞得越远；（2）若要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从斜槽的同一高度滚下，速度相同时，质量越大的钢球将木块B撞得越远。【答案】（1）大；（2）同一高度；大。【解答】解：（1）同一钢球从不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，把木块推得越远，则钢球对木块做的功多，钢球的动能大，说明了物体的动能与物体的速度有关，由此得出结论：在质量一定时，速度越大，物体的动能就越大。（2）要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从同一高度滚下，质量大的把木块推的远，说明了动能的大小和质量有关，在速度一定时，质量越大，动能也就越大。故答案为：（1）大；（2）同一高度；大。【变式训练2】为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动。（1）实验中通过比较木块被推动的距离来判断钢球动能大小。（2）在图甲和丙中，用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的速度相同；比较甲、乙两图，得到的结论是质量相同时，速度越大，动能越大。（3）由实验中钢球撞击木块做功，同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关。进一步探究，获得了表格内的数据：已知钢球到达水平面时的速度与自由下落高度成正比，分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与超载有关（选填“超载”或“超速”）；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是速度，理由是物体的动能与物体速度的平方成正比。实验序号小球的质量m/g小球自由滚下的高度h/cm木块被撞后运到的距离s/m甲202016乙20104丙402032【答案】（1）被推动的距离；（2）速度；质量相同时，速度越大，动能越大；（3）超载；速度；物体的动能与物体速度的平方成正比。【解答】解：（1）球对木块做功的多少反映球的动能的多少，而做功的多少可由木块被推动距离的长短来确定。（2）甲和丙图球从同一高度滚下，是为了使球滚到水平面上时的速度相同。在甲、乙的两个实验中，控制了质量相同，速度不同，甲图中球速度越大，木块被球撞击后移动的距离的越长，所得到的结论是：物体的质量相同时，速度越大，动能越大。（3）研究超载危害时，应控制球下滑的高度相同而质量不同，由表中甲和丙实验数据可知，速度相同时，质量越大（超载时），动能越大，能够做的功多，破坏力更大；由甲、乙实验，质量相同，甲速度是乙的2倍，甲推动木块的距离是乙的4倍，即动能与速度的平方成正比；由甲、丙实验，速度相同，丙质量是甲的2倍，丙推动木块距离是甲的2倍，即动能与质量成正比。所以对动能影响较大的因素是速度。故答案为：（1）被推动的距离；（2）速度；质量相同时，速度越大，动能越大；（3）超载；速度；物体的动能与物体速度的平方成正比。知识点5

探究影响物体势能大小的因素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。【典例10】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【答案】D。【解答】解：A、实验中让质量不同的木块从相同的高度落下，通过观察三脚小桌下陷的深度来探究木块的重力势能大小与质量的关系，所以实验研究对象是木块，故A错误；BC、探究重力势能大小与质量的关系，要控制木块所处的高度相同，质量不同，即让不同质量的木块从同一高度静止落下，故BC错误；D、实验运用了转换法，通过观察三脚小桌下陷的深度来探究木块的重力势能大小与质量的关系，故D正确。故选：D。【典例11】小明探究“重力势能与重物质量和下落高度的关系”，如图所示，重物质量m＜M。实验步骤具体操作实验现象（1）让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度判断重物（小桌/重物）的重力势能大小。（2）由实验步骤A和B，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。（3）小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点错误（正确/错误），理由是重物的质量、高度两个都是变量，无法比较。【答案】（1）重物；（2）A；B；（3）错误；重物的质量、高度两个都是变量，无法比较。【解答】解：（1）在实验探究过程中，通过观察桌腿下陷的深度来比较重物的重力势能的大小；（2）研究重力势能大小和高度的关系时，保证质量不变，改变小球的高度。由图知：步骤A、B可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系；（3）小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点是错误的，因为B、C步骤中重物的质量、高度两个都是变量，无法比较。故答案为：（1）重物；（2）A；B；（3）错误；重物的质量、高度两个都是变量，无法比较。【变式训练1】用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，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，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越多，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的高度有关；比较a、c可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。【答案】多；高度；a、c。【解答】解：（1）物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法；（2）由a、b两图可知，物体的质量m1＝m2，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关；比较a、c两图可知，物体的质量m1＜m3，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。故答案为：多；高度；a、c。【变式训练2】小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想：猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同，实验数据如表所示。实验次数所使用的弹簧弹簧被压缩后的长度/cm木块移动的距离/cm1弹簧A83.52弹簧A56.23弹簧A210.64弹簧B58.75弹簧C611.56弹簧C513.1（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。实验中通过比较木块移动的距离来判断弹簧弹性势能的大小。（2）为了验证猜想一，应选择表中1、2、3（填实验序号）三组数据进行分析；由此得出的结论是：弹簧的材料相同时，弹簧被压缩的程度越大，弹簧的弹性势能越大。（3）为了验证猜想二，应选择表中2、4、6（填实验序号）三组数据进行分析。【答案】（1）动；木块移动的距离。（2）1、2、3；弹簧的材料；弹簧被压缩的程度；大。（3）2、4、6。【解答】解：（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能减小，而小球的动能增加，所以弹簧的弹性势能转化为小球的动能。实验中采用了转换法，通过比较木块移动的距离来判断弹簧弹性势能的大小。（2）为了验证猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，应该保证弹簧的材料、长度、粗细相同，而弹簧被压缩的程度不同，故应该选择表中1、2、3三组数据分析，由表中数据可知：弹簧的材料相同时，弹簧被压缩的程度越大，弹簧的弹性势能越大。（3）为了验证猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关，应保证弹簧的长度、粗细、弹簧被压缩的程度相同，而弹簧的材料不同，故应该选择表中2、4、6三组数据进行分析。故答案是：（1）动；木块移动的距离。（2）1、2、3；弹簧的材料；弹簧被压缩的程度；大。（3）2、4、6。课堂巩固训练课堂巩固训练一、选择题。1．（2021•柳南区模拟）如图所示，运动着的子弹能轻易射穿苹果，是因子弹具有较大的（）A．弹性势能 B．动能 C．重力势能 D．内能【答案】B。【解答】解：物体由于运动而具有的能叫动能。运动的子弹具有动能。故选：B。2．（2021春•青山区期末）在2021年包头市中考体育考试中，小彤同学进行了实心球测试。关于实心球运动的几个阶段，下列说法正确的是（）A．小彤捡起实心球，并缓慢举高的过程中，小彤对实心球做功，实心球的重力势能增大B．小彤将实心球用力投出后，实心球在空中运动过程中，小彤对实心球做功，实心球的机械能增大 C．小彤将实心球用力投出后，实心球在空中最高点时所受的合力为零 D．实心球落地后在水平地面上滚动一段距离停止，实心球在地面滚动阶段机械能不变【答案】A。【解答】解：A、小彤捡起实心球，并缓慢举高的过程中，小彤对实心球做功，因为力和距离的方向均向上；实心球的重力势能增大，因为球的高度变大，故A正确；B、实心球在空中运动过程中，小彤对实心球没有做功，因为球不再受到小彤的推力；实心球的机械能减小，因为受到空气阻力作用，求克服阻力做功消耗一部分机械能，故B错误；C、实心球的整个运动过程中，受到非平衡力作用，任何点的合力均不为零，所以在空中最高点时所受的合力不为零，故C错误；D、实心球在地面滚动阶段机械能减小，因为球的速度逐渐变小，故D错误。故选：A。3．（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【答案】D。【解答】解：三个球半径相同，三个球的重心到桌面的距离相同，由于放在同一桌面上，因此三个球的高度相同，又因为质量相同，所以三个球的重力势能相同。故选：D。4．（2022•建湖县一模）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【答案】B。【解答】解：荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中，质量不变，速度变大，则动能增大；同时高度变小，则重力势能减小，故B正确。故选：B。5．（2021•越秀区校级模拟）人造地球卫星在大气层外绕地球运行，只有动能和势能的相互转化，卫星从远地点向近地点运动的过程中越来越快．如图是人造地球卫星的轨道示意图，下列说法正确的是（）A．卫星在运动过程中不受任何力的作用 B．卫星在近地点和远地点的机械能相等 C．卫星在远地点向近地点运动的过程中机械能越来越大 D．卫星从远地点向近地点运动的过程中机械能越来越小【答案】B。【解答】解：人造地球卫星在大气层外绕地球运行，只有动能和势能的相互转化，则机械能是守恒的；A、卫星在运动过程中受到地球的吸引力的作用，故A错误；BCD、由于机械能守恒，则卫星在近地点和远地点的机械能相等，故B正确，CD错误。故选：B。6．（2021春•望城区期末）把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（）A．铁锁摆回时一定会打到鼻子 B．铁锁的摆动不会停下来 C．铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能 D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用【答案】C。【解答】解：A、铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到鼻子，故A错误；B、铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，机械能不断转化为内能，机械能不断减小，当机械能全部转化为内能时铁锁就会停下来，故B错误；C、铁锁由高处摆到低处的过程中质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增大，故将重力势能转化为动能，故C正确；D、铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，故D错误。故选：C。7．（2021•永嘉县校级模拟）原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距离为2l，如图所示。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图像可能是（）A．B．C．D．【答案】B。【解答】解：橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从l继续下降至2l过程中，弹力先小于重力，所以小球继续加速，动能继续增大。当弹力等于重力时，合力等于零，此时小球达到最大速度，因此，动能最大的点在大于l的位置，此后弹力大于重力，小球做减速运动，动能逐渐减小，对照选项中的图像可知，只有B选项符合题意。故选：B。8．（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【答案】C。【解答】解：A、手压木块时，木块受到重力、压力和弹簧的支持力，这三个力平衡。手对木块的压力小于弹簧对木块的支持力所以这两个力不是一对平衡力，故A错误；B、弹簧恢复原状过程中，弹性形变的程度变小，弹性势能减小，故B错误；C、木块在没有离开弹簧前，弹簧被压缩，所以木块受弹力方向竖直向上，故C正确；D、木块上升到最高点时，受到重力作用，合力不为0，不是平衡状态，故D错误。故选：C。二、填空题。9．（2021•绿园区一模）如图a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的图线（不计阻力），其中a是动能﹣高度关系图线，小石块上升到5m时的机械能为4J。【答案】a；4。【解答】解：抛出的小石块在上升过程中，受竖直向下重力的作用，则小石块上升的速度越来越小，当小石块的质量一定时，速度减小，小石块的动能减小，由图可知，图线a是小石块动能﹣高度关系图线；在只有动能和势能转化过程中，机械能总量保持不变，由于小石块的机械能总量E＝2J+2J＝4J，即当小石块上升至5m时，小石块的机械能为4J。答：a；4。10．（2021•乐山）如图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降，在此过程中运动员和伞的动能不变（选填“增大”、“减小”或“不变”），重力势能减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】不变；减小。【解答】解：跳伞运动员正在匀速下降，在此过程中，质量和速度不变，高度减小，所以运动员和伞的动能不变，重力势能减小。故答案为：不变；减小。11．（2021•西宁）龙羊峡水电站拦河大坝使上游水位升高，提高了水的重力势能。水从大坝的上游流下时冲击水轮机发电，水的能量最终转化为电能。【答案】重力势；电。【解答】解：龙羊峡水电站拦河大坝使上游水位升高，水的质量变大，高度变大，水的重力势能变大；水从上游流下来时水的重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能；冲击水轮机的叶轮，使水的动能转移到叶轮上；水轮机的叶轮，带动发电机发电，将叶轮上的机械能转化成电能。故答案为：重力势；电。12．（2021•台安县校级模拟）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速度有关，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质量有关，所以为了交通安全，不要超速和超载。【答案】速度；质量；超速。【解答】解：汽车速度越快，出事故时破坏越严重，是因为汽车的质量一定，速度越大，动能越大，即动能的大小与物体的速度有关。一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，是因为速度相同，质量越大，动能越大，即物体的动能还跟物体的质量有关。综上分析可知，为了交通安全，不要超速和超载。故答案为：速度；质量；超速。13．（2021春•睢县期末）小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如