第11章《功和机械能》考点清单(讲义)（解析版）

学而优教有方第十一章《\o"第11章功和机械能"功和机械能》考点清单对第十一章\o"第11章功和机械能"功和机械能有如下要求：（1）了解功与功率的单位和机械能概念。（2）会计算功的大小、功率以及解释生活中利用动能或势能的现象。（3）理解功的概念、功与速度的关系以及动能和势能的概念。（4）掌握功率的概念、影响物体动能和势能大小的因素和机械能守恒定律。\o"11.1功"11.1功考查点有：\o"压力"压力\o"功的计算和公式的应用"功的计算和公式的应用\o"功的概念与单位"功的概念与单位\o"力做功的必要因素"力做功的必要因素\o"力是否做功的判断"力是否做功的判断\o"比较功的大小"比较功的大小\o"7.2弹力"

\o"11.2功率"11.2功率考查点有：\o"功率的概念与单位"功率的概念与单位\o"比较做功的快慢"比较做功的快慢\o"比较功率的大小"比较功率的大小\o"功率的计算及公式的应用"功率的计算及公式的应用\o"功率测量的实验"功率测量的实验\o"功率在实际生活中的应用"功率在实际生活中的应用\o"11.3动能和势能"11.3动能和势能考查点有：\o"动能和势能的概念"动能和势能的概念\o"动能大小的比较"动能大小的比较\o"势能大小的比较"势能大小的比较\o"动能和势能的转化"动能和势能的转化\o"动能的影响因素"动能的影响因素\o"势能的影响因素"势能的影响因素\o"探究影响物体动能大小的因素"探究影响物体动能大小的因素\o"探究影响物体势能大小的因素"探究影响物体势能大小的因素\o"动能与势能的应用"动能与势能的应用\o"11.4机械能及其转化"11.4机械能及其转化考查点有：\o"机械能的概念"机械能的概念\o"机械能的转化"机械能的转化\o"机械能守恒条件"机械能守恒条件\o"机械能和其他形式能的转化"机械能和其他形式能的转化考点1：功1、功的概念和判定（1）功的定义：一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功。（2）功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J=1N·m。（3）判断力是否做功包括两个必要因素：一是力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过的距离。

（4）力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

（5）不做功的三种情况：有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。（6）功的原理：使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。2、功的计算（1）功的计算公式：W=FS，其中各量单位功W：J（焦耳），力F：N（牛顿）；移动距离S：m（米）；或者W=Pt。考点2：功率1、功率的概念（1）功率定义：物体在单位时间内所做的功叫功率，在物理学中用字母P表示。（2）功率意义：物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。（3）功率公式：功率=功/时间，即。

（4）功率单位：国际单位：瓦（W），1W=1J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W。（5）功率的种类①平均功率：物体做变速运动时，力在不同的时间段内做功快慢不同，平均功率可表示力在某段时间内做功的平均快慢程度。

②瞬时功率：物体做变速运动时，力在某时刻做功的快慢。

2、功率大小比较

（1）在相同时间内，比较做功的多少，做功越多的物体，功率越大。

（2）在完成相同功的条件下，比较所用时间的长短，所用时间越短的物体，功率越大。

（3）做功多少和所用时间都不同的情况下，通过公式计算，然后进行比较。3、功率的应用（1）功率的公式：（其中P表示功率，W表示功，t表示时间）。

（2）计算功率的另一个公式：P=Fv，即物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力F所做的功的功率可表示为Fv．（其中F表示物体所受的拉力，v表示物体运动的速度）。

a．推导：由，联立W=Fs，得==Fv。

由该公式可知：在功率P一定时，力F与速度v成反比。

b．应用：当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。考点3：动能和势能1、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）。

2、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）。3、影响动能和势能的大小因素（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。考点4：\o"11.4机械能及其转化"机械能及其转化1、机械能的概念（1）动能和势能之和称为机械能。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：等于动能和势能的总和。2、动能和势能的转化与机械能守恒（1）在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。（2）在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。（3）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。（4）水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。考点1：功1．（2023春•漳州期末）投掷实心球是我市体育中考项目之一。投掷过程中，考生对实心球没有做功的是（）A．从地面拿起实心球 B．将实心球举高 C．用力将实心球掷出 D．实心球离开手后继续在空中飞行【答案】D【解答】解：A、从地面拿起实心球，人对实心球的力竖直向上，实心球在力的方向上移动距离，人对实心球做功，故A错误；B、将实心球举高，人对实心球的力竖直向上，实心球在力的方向上移动距离，人对实心球做功，故B错误；C、用力将实心球掷出，人对实心球施加向上的力，实心球在力的方向上移动了距离，人对实心球做了功，故C错误；D、实心球离开手后继续在空中飞行，人对实心球没有力的作用，人对实心球没有做功，故D正确。故选：D。2．（2023春•莲池区校级期末）在水平地面上，小明用50N的水平推力推动重100N的箱子前进了10m，推力做的功为（）A．0J B．500J C．1000J D．1500J【答案】B【解答】解：推力做的功W＝Fs＝50N×10m＝500J。故选：B。3．（2023春•川汇区校级期末）如图所示，跳水运动员在跳板上弹到最高处后下落入水的过程中（）A．弹起离开跳板后向上运动的过程中弹力对运动员做功 B．弹起到最高处时受非平衡力的作用 C．运动员离开跳板继续上升是由于受到惯性的作用 D．运动员浸没水中向下运动过程中受到水的压强不变【答案】B【解答】解：A、运动员弹起向上运动的过程中，没有对运动员施加弹力，所以弹力对运动员不做功，故A错误；B、弹起到最高处时，运动员只受到重力作用，因而受非平衡力的作用，故B正确；C．运动员离开跳板继续上升是由于具有惯性，惯性是性质，不是力，不可说受到惯性的作用，故C错误；D．运动员浸没水中向下运动过程中，液体的密度不变，深度增大，受到水的压强变大，故D错误。故选：B。4．（2023春•潮阳区校级期末）一建筑工人用60N的水平推力推小车，使小车在水平地面上匀速前进了15m，小车受到的阻力为60N。撤去推力，小车仍然能继续向前运动0.5m，这是由于小车具有惯性，在上述小车前进15.5m的过程中，建筑工人对小车做的功为900J。【答案】见试题解答内容【解答】解：小车在水平地面上匀速前进时，小车处于平衡状态，小车受到的阻力与推力是一对平衡力，二力大小相等，则小车受到的阻力：f＝F＝60N；撤去推力，小车由于惯性会保持原来的运动状态，所以小车仍然能继续向前运动一段距离；小车由于惯性向前运动0.5m的过程中，工人对小车没有力的作用，则此过程中工人不做功，整个过程中，建筑工人对小车做的功：W＝Fs＝60N×15m＝900J。故答案为：60；惯性；900。5．（2023春•思明区校级期末）如图所示，在水平地面上有一长方体木箱，小林用水平推力F把木箱向前推动，如图甲所示，从3s到5s内，推力对木块所做的功400J，第2秒时木块受到的合力为100N。【答案】400；100。【解答】解：（1）由图象可知在3～5s内的运动速度v3＝1m/s，推力F3＝200N，由v＝可得，在3﹣5s内移动的距离为：s3＝v3t3＝1m/s×2s＝2m，推力做功：W＝F3s3＝200N×2m＝400J；（2）由图丙知，3到5s时间内，物体做匀速直线运动，由图乙可知，此时f＝F3＝200N；而第2s末F＝300N，由于在1～3s物体做加速运动，物体与地面间的摩擦是滑动摩擦力，物体对地面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以1～3s和3～5s物体与地面间的摩擦力相等，所以2s末木块所受的合力为F合＝F﹣f＝300N﹣200N＝100N。故答案为：400；100。6．（2023春•孝义市期末）如图是饭店引进的“欢乐送”送餐机器人，请回答以下问题：规格参数机器人空载时体重30kg轮子与地面接触总面积1×10﹣4m2满载工作时移动速度0.8m/s满载工作时功率120W（1）机器人空载时对地面的压强是多少？（g取10N/kg）（2）某次送餐过程中，机器人以0.8m/s的速度匀速直线移动，若它在运动过程中所受阻力为50N，则在1min内驱动力对机器人所做的功是多少？（3）当它满载工作时，机器人受到的驱动力多大？【答案】（1）机器人空载时对地面的压强是3×106Pa；（2）在1min内驱动力对机器人所做的功是2400J；（3）当它满载工作时，机器人受到的驱动力为150N。【解答】解：（1）机器人空载时对地面的压力：F＝G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N，对地面的压强：p＝＝＝3×106Pa；（2）因机器人匀速直线移动时处于平衡状态，驱动力和所受的阻力是一对平衡力，所以，机器人的驱动力F′＝f＝50N，由v＝可得，在1min内机器人运动的距离：s＝vt＝0.8m/s×60s＝48m，在1min内驱动力对机器人所做的功：W＝F′s＝50N×48m＝2400J；（3）由P＝＝＝Fv可得，当它满载工作时机器人受到的驱动力：F″＝＝＝150N。答：（1）机器人空载时对地面的压强是3×106Pa；（2）在1min内驱动力对机器人所做的功是2400J；（3）当它满载工作时，机器人受到的驱动力为150N。考点2：功率7．（2023春•武侯区期末）如图所示，某举重运动员为了提高举重竞赛成绩，在平时训练时需要增大举起杠铃的总重，同时减小单次举起所用时间。从物理学角度看，这样做能够（）A．减小做功 B．保持功率不变 C．减小功率 D．增大功率【答案】D【解答】解：A、增大举起杠铃的总重，高度不变，由W＝Gh可知，这样做能增大做功，故A错误；BCD、减小单次举起所用时间，根据P＝可知，可以增大对杠铃做功的功率，故D正确，BC错误。故选：D。8．（2023春•临湘市期末）如图所示，一物块从光滑斜面上的A点由静止滑下，B为斜面AC的中点，设物块在AB段重力做功为W1，重力的功率为P1；在BC段重力做功为W2，重力的功率为P2，则下列关系正确的是（）A．W1＜W2，P1＞P2 B．W1＝W2，P1＝P2 C．W1＝W2，P1＜P2 D．W1＜W2，P1＜P2【答案】C【解答】解：物块从光滑斜面上A点由静止滑下，由题意可知AB＝BC，所以物块在两段路程中下滑的高度h相同，物块的重力不变，由W＝Gh可知W1＝W2；物块从光滑斜面上A点由静止滑下，速度越来越快，则物块在AB段下滑的速度小于在BC段下滑的速度，又因为AB＝BC，所以物块在AB段所用时间大于在BC段下滑的时间，即t1＞t2，由P＝可知P1＜P2．故C正确。故选：C。9．（2023春•洪洞县期末）如图甲所示的地面清洁机器人，质量为3kg，机器人在水平地面运动时，所提供推力与速度关系如图乙所示，则该机器人在水平地面上以0.5m/s速度匀速直线运动时，水平推力的功率是（）A．180W B．100W C．75W D．60W【答案】C【解答】解：机器人匀速直线运动时的速度为v＝0.5m/s，由图乙可知此时机器人所提供的推力：F＝150N，则水平推力的功率：P＝＝＝Fv＝150N×0.5m/s＝75W，故C正确，ABD错误。故选：C。10．（2023春•牧野区校级期末）在排球比赛时，运动员将一个排球竖直向上抛出，如图所示。排球离开手后，经过A、B、C三点，到达最高点O，然后下落回到A点，其中AB段和BC段的距离相等，排球抛出向上运动说明力能改变物体的运动状态，到达O点的瞬间，排球处于不平衡（“平衡”或“不平衡”），下落时，重力在BA段做功的功率比CB段大（填“大”或“小”）。【答案】运动状态；不平衡；大。【解答】解：用力将排球抛出，排球向上运动，这说明力能改变物体的运动状态；排球到达O点的瞬间，只受到重力的作用，受力不平衡，处于不平衡状态；下落时，球的速度越来越大，在BA段速度比CB段快，受到的重力不变，根据P＝＝＝Gv可知，重力在BA段的功率比CB段大。故答案为：运动状态；不平衡；大。11．（2023春•易县期末）如图所示，某智能机器人的质量为80kg。该智能机器人以1m/s的速度在水平地面上匀速直线工作时，所受阻力是机器人重的。则该智能机器人工作30s的过程中，牵引力做的功是1200J，做功的功率是40W。（g取10N/kg）【答案】1200；40。【解答】解：机器人匀速直线运动时，受到的阻力为：f＝G＝mg＝×80kg×10N/kg＝40N，由二力平衡知，机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力等于其受到的阻力，其大小为：F＝f＝40N，由v＝得30s内机器人移动的距离为：s＝vt＝1m/s×30s＝30m，30s内牵引力做的功为：W＝Fs＝40N×30m＝1200J，牵引力做功的功率为：P＝＝＝40W。故答案为：1200；40。12．（2023春•全椒县期末）跳绳是某市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。（1）用体重计测量自己的质量m。（2）用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h（人的重心上升的高度）。（3）用秒表（填测量器材）记录跳n次所用的时间t（填物理量与其对应字母）。（4）计算出跳绳时克服重力的平均功率P＝（用字母表示）。【答案】（3）秒表；时间t；（4）【解答】解：（3）用秒表记录跳n次所用的时间t；（4）自己所受的重力是：mg；每次克服重力所做的功W＝Gh＝mgh，则跳n次所做的总功W总＝nmgh，则平均功率P＝＝。故答案为：（3）秒表；时间t；（4）。13．（2023春•莘县期末）快递业务服务提升了生活质量，为了提高快递配送效率，可使用如图所示的物流机器人完成快速智能配送。若空载时该物流机器人的重力为6×103N，轮胎与地面的总接触面积为0.2m2，当该物流机器人完成所有配送任务后返回服务站时，在某平直道路上匀速行驶了4×103m，用时1.2×103s，已知机器人匀速行驶时，牵引力为120N，g取10N/kg。求此过程中：（1）机器人对水平路面的压强为多少帕？（2）机器人匀速行驶时牵引力所做的功为多少焦？（3）机器人匀速行驶时牵引力的功率为多少瓦？【答案】（1）机器人对水平路面的压强为3×104Pa；（2）机器人匀速行驶时牵引力所做的功为4.8×105J；（3）机器人匀速行驶时牵引力的功率为400W。【解答】解：（1）机器人对水平路面的压力：F压＝G＝6×103N，机器人对水平路面的压强：p＝＝＝3×104Pa；（2）机器人匀速行驶时牵引力所做的功：W＝Fs＝120N×4×103m＝4.8×105J；（3）机器人匀速行驶时牵引力的功率：P＝＝＝400W。答：（1）机器人对水平路面的压强为3×104Pa；（2）机器人匀速行驶时牵引力所做的功为4.8×105J；（3）机器人匀速行驶时牵引力的功率为400W。14．（2023春•廊坊期末）疫情时期，智能配送机器人从仓库的仁和站出发，将医疗物资送到了武汉第九医院。该智能配送机器人设计的最大速度是25km/h，空载质量350kg，承载量可以达到150kg。（1）该机器人空载时受到的重力是多少？（2）若配送机器人在某段平直的路面上由静止开始运动，共用时12s，如图甲是速度v随时间t变化的关系图象，图乙是动力F随时间t变化的关系图象。在7﹣12s内，配送机器人动力做功的功率是多少？（3）配送机器人满载静止在水平地面上时，对地面的压强是2×105Pa，求轮胎与地面的总接触面积为多少？【答案】（1）该机器人空载时受到的重力是3500N；（2）在7﹣12s内，配送机器人动力做功的功率是180W；（3）轮胎与地面的总接触面积为0.025m2。【解答】解：（1）机器人空载时的重力：G＝mg＝350kg×10N/kg＝3500N；（2）由v﹣t图象可知，自行车在7～12s做匀速直线运动，速度v＝6m/s，由F﹣t图象可知，在7～12s机器人的动力F＝30N，则配送机器人动力做功的功率：P＝＝＝Fv＝30N×6m/s＝180W；（3）配送机器人满载时的总重力：G总＝m总g＝（350kg+150kg）×10N/kg＝5000N，配送机器人满载时，对地面的压力：F'＝G总＝5000N，由p＝可知，轮胎与地面的总接触面积：S＝＝＝0.025m2。答：（1）该机器人空载时受到的重力是3500N；（2）在7﹣12s内，配送机器人动力做功的功率是180W；（3）轮胎与地面的总接触面积为0.025m2。考点3：动能和势能15．（2023春•长沙期末）如图所示的单摆，摆球在摆动过程中，下列说法正确的是（）A．a处动能最大 B．a到b过程中，重力势能先变小后变大 C．o处的重力势能最大 D．b到a过程中，动能先变小后变大【答案】B【解答】解：A、据题意可知，单摆从a点静止后会向O点运动，所以在a点时所处的高度最大，速度最小，故重力势能最大，动能最小，故A错误；B、据题意可知，单摆从a点静止后会向O点运动，速度变大，从O点向b点运动，速度变小，高度增加，所以该过程中，动能先变大，后变小，重力势能先变小后变大，故B正确；C、据上面的分析可知，单摆在O点是位置最低，故重力势能最小，故C错误；D、同理，单摆b到a过程中，质量不变，速度先变大，后变小，高度先变小，后变大，所以动能先变大后变小，重力势能先变小，后变大，故D错误；故选：B。16．（2023春•瑶海区期末）如图是投掷实心球的场景。若不计空气阻力，实心球自脱手至落地的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（）A．①④ B．③④ C．①③④ D．②③④【答案】D【解答】解：（1）小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小（但不为零，仍有向右的速度），动能最小（不为零），下落的过程中，速度越来越大，则动能越来越大；所以，动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小（不为零），后又增大，故图①错误，图②正确。（2）小球上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，下落的过程中，高度越来越小，最后落地，重力势能越来越小，直到为零。所以重力势能是先增大，上升到最高点重力势能最大，后又减小，最后为零，故图③正确，由于此时不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故机械能不变，图④正确。故选：D。17．（2023春•德州期末）2023年5月28日，世乒赛在南非德班闭幕，中国乒乓球队包揽5个单项金牌，成绩傲视群雄，捍卫了国乒王者之师的荣誉。如图是运动员们比赛的情景，下列有关说法正确的是（）A．球拍击打乒乓球时乒乓球的运动方向改变，说明力能改变物体的运动状态 B．球拍击打乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力 C．当乒乓球正在向上运动时，若其受到的所有力都消失，则乒乓球最终还会落向地面D．不计空气阻力，乒乓球在空中下降的过程中，动能减小，重力势能增大【答案】A【解答】解：A．球拍击打乒乓球，乒乓球的运动方向发生改变，说明力可以改变物体的运动状态，故A正确；B．用球拍打击球时，球拍对乒乓球的力与乒乓球对球拍的力是一对相互作用力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，故B错误；C．当乒乓球正在向上运动时，若其受到的所有力都消失，则乒乓球将做匀速直线运动，故C错误；D．不计空气阻力，乒乓球在空中下降的过程中，质量不变，速度加快，动能增大，高度减小，重力势能减小，故D错误。故选：A。18．（2023春•沂水县期末）现在家庭中会用到一款清洁地面的扫地机器人，它工作时内部的电动风扇转动，使尘盒内部空气流速变大，压强变小，（“变大”、“变小”或“不变，下同），垃圾在外部大气压作用下被“吸”入尘盒：当扫地机器人一边“吸入”垃圾一边匀速运动时，它的动能变大，物体对地面的压力与地面对它支持力是一对相互作用力。【答案】变小；变大；相互作用力【解答】解：（1）根据流体压强和流速的关系可知，清洁地面的机器人，它工作时内部的电动机带动风扇转动，使尘盒内部空气流速变大，压强变小，垃圾在外部大气压作用下被“吸”入尘盒；（2）当扫地机器人一边“吸入”垃圾一边匀速运动时，它的速度不变，但质量变大，故动能变大；（3）物体对地面的压力与地面对它支持力是两个物体间的相互作用力。故答案为：变小；变大；相互作用力。19．（2023秋•亳州期末）目前在轨的有中国空间站和国际空间站。中国空间站的轨道高度是：远地点346.9km，近地点319.6km，如图所示，从远地点到近地点的过程中，其运动速度越来越大，重力势能减小。（选填“增大”“减小”或“不变”）【答案】减小。【解答】解：从远地点到近地点的过程中，空间站的质量不变，运动速度越来越大，动能逐渐增大，高度逐渐降低，重力势能逐渐减小。故答案为：减小。20．（2023秋•宁明县期末）小华同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想：猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关；猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关；猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m、3m的小球各一个；体积不同的小球3个。将它们分别从不同位置由静止释放，小球陷入花泥里的深度情况如图所示。请你完成下列问题。（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过观察小球陷入花泥中的深度来反映的；此过程中用到了小球陷入花泥的深度（选填“控制变量法”或“转换法”）。（2）分析A、B、C球的实验现象，可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。（3）为了验证猜想二，他应分析A、D、E（填写字母）三球的实验现象。（4）为了验证猜想三，同学们正确操作，F球、G球和H球的质量应该相同（选填“相同”或“不同”）；实验后根据图乙的现象，由此可知物体重力势能的大小与物体的体积无关（选填“有关”或“无关”）。【答案】（1）小球陷入花泥的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、D、E；（4）相同；无关。【解答】解：（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥的深度来反映的；这是转换法的应用；（2）比较A、B、C三球，下落高度和运动路径相同，小球的质量越大，小球陷入花泥的深度越大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）比较A、D、E三球，三球质量相同，下落高度不同，发现E球陷入花泥的深度更大，说明E球的重力势能较大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；（4）研究物体重力势能与物体体积的关系时，需要保持物体质量和下落高度不变，所以F球、G球和H球的质量相同，由图乙知，陷入花泥的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体的体积无关。故答案为：（1）小球陷入花泥的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、D、E；（4）相同；无关。21．（2023春•青原区期末）图甲是小洛探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止释放，撞击水平面上的同一木块。图乙是小阳探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止释放，在粗糙程度不同的平面上运动。（1）这两个实验中都让物体从同一斜面的同一高度由静止释放，其目的是控制到水平面的速度相同；（2）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与质量的关系；实验中通过观察木块移动的距离，从而间接判断钢球的动能大小，这种研究方法是转换法；（3）乙实验中通过观察小车在粗糙程度不同的平面上运动距离的远近，可知：水平面越光滑，小车运动的距离越远。进一步推理可知，如果水平面绝对光滑（即小车不受摩擦力），则小车会在水平面上做匀速直线运动。著名的牛顿第一定律就是在这样的基础上总结和推理得到的。【答案】（1）速度；（2）质量；木块移动的距离；转换法；（3）远；匀速直线；牛顿第一。【解答】解：（1）为了让小球到达水平面时速度相同，物体应从同一斜面的同一高度由静止释放；（2）实验中让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止释放，高度相同，到达水平面时的速度相同，质量不同，所以探究的是动能大小与质量的关系；实验中通过观察木块移动的距离来反映动能的大小，采用的是转换法；（3）表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；所以如果物体不受外力作用，则运动的物体将一直处于匀速直线运动状态，牛顿第一定律就是在这样的基础上总结和推理得到的。故答案为：（1）速度；（2）质量；木块移动的距离；转换法；（3）远；匀速直线；牛顿第一。考点4：\o"11.4机械能及其转化"机械能及其转化22．（2023春•兴业县期末）如图是2020年3月24日，我国在西昌卫星发射中心用长征二号丙运载火箭，成功将遥感三十号06组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。火箭在加速上升过程中，下列说法正确的是（）A．火箭的动能增大，机械能不变 B．火箭的动能增大，重力势能不变 C．火箭的重力势能增大，动能减小 D．火箭的重力势能增大，机械能增大【答案】D【解答】解：火箭在加速上升过程中，速度在增大，高度在增大，质量不变，故动能增大，重力势能增大，机械能增大；故A、B、C错误，D正确。故选：D。23．（2023春•梁园区期末）掉在地上的弹性小球会跳起，但是会越跳越低。如图所示是小球弹跳的闪频照片，小球在A、B位置的高度一样，下列说法正确的是（）A．A点的动能势能之和大于C点的动能势能之和 B．D点到B点的过程中动能转化为重力势能 C．小球在整个过程中的机械能守恒 D．小球在A、B两个位置时的机械能相等【答案】A【解答】解：A、弹性小球会跳起，但是会越跳越低，说明受到摩擦阻力，从A点到C点过程中，有一部分机械能会转化为内能，故小球在A点的机械能大于在C点的机械能，故A正确；B、小球从D运动到B的过程中，高度减小，速度增大，故重力势能转化成动能，故B错误；CD、小球在整个过程中克服摩擦力做功，所以机械能不守恒，A与B的机械能不相等，故C、D错误；故选：A。24．（2023春•新安县期末）新安县石井镇黄河神仙湾山清水秀，景色秀丽。石磨豆浆、活字印刷、桑蚕织布等项目独具特色，是研学、游玩的好去处。其中高空玻璃滑道漂流项目备受小朋友的喜爱：玻璃滑道底部细水不断，双人一船从高处滑下，水花四溅，惊险刺激，到达底部，小船运动到表面粗糙的毡片上，迅速减速。就漂流过程，下列说法正确的是（）A．玻璃滑道底部的水流是通过减小接触面粗糙程度来减小摩擦力的 B．小船运动到毡片上最后停下来，是阻力改变了船的运动状态 C．小船和人在下滑过程中，重力势能转化为动能 D．小船和人从滑道上滑下的过程中机械能守恒【答案】B【解答】解：A．玻璃滑道底部的水流是通过分离接触面来减小摩擦力的，故A不符合题意；B．小船运动到毡片上在摩擦力的作用下，最后停下来，运动状态改变，说明是阻力改变了船的运动状态，故B符合题意；C．小船和人在下滑过程中，质量不变，高度减小，克服阻力做功，重力势能转化为动能和内能，故C不符合题意；D．小船和人从滑道上滑下的过程中，克服阻力做功，机械能减小，不守恒，故D不符合题意。故选：B。25．（2023春•思明区校级期末）快递公司都在尝试用无人机运送包裹，带着包裹的“无人机”内置导航系统，预先设置目的地和路线，“无人机”会自动到达目的地。如图所示，无人机在匀速上升的过程中，动能不变，机械能增大。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】不变；增大。【解答】解：无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，速度不变，其动能不变；同