121動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能（原卷版）

12.1動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能（原卷版）考點(diǎn)直擊考點(diǎn)直擊典例分析＋變式訓(xùn)練典例分析＋變式訓(xùn)練考點(diǎn)1動(dòng)能

勢(shì)能

機(jī)械能的概念1、動(dòng)能概念：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，叫做動(dòng)能。一切物體都具有動(dòng)能；單位：焦耳（J）。2、勢(shì)能：彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能。

（1）重力勢(shì)能概念：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢(shì)能；單位：焦耳（J），重為1N的物體（質(zhì)量約為0.1kg），被舉高1m時(shí)所獲得的能量，就是1J。

（2）彈性勢(shì)能概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢(shì)能；單位：焦耳（J）。3、機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。

（1）動(dòng)能和勢(shì)能都屬于機(jī)械能，動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的能量，勢(shì)能是存儲(chǔ)著的能量，動(dòng)能和勢(shì)能是機(jī)械能的兩種表現(xiàn)形式。

（2）機(jī)械能大小：動(dòng)能和勢(shì)能的總和。【典例1】下列情況中，物體既具有動(dòng)能又具有重力勢(shì)能的是（）A．海面上航行的輪船 B．空中飛行的子彈 C．吊在天花板上的電燈 D．拉長的橡皮筋【典例2】關(guān)于機(jī)械能，以下說法正確的是（）A．質(zhì)量大的物體，具有的機(jī)械能一定大 B．彈簧具有彈性，所以彈簧一定具有彈性勢(shì)能 C．人在蕩秋千時(shí)，人具有的動(dòng)能大小保持不變 D．一塊石頭被舉得越高，它具有的重力勢(shì)能越大【典例3】下列物體：①站在樹上唱歌的小鳥②飛在空中的航模③地面上行駛的汽車④滑梯上往下滑的孩子⑤掛在墻上的電視機(jī)⑥被壓在最低位置的跳板。其中具有動(dòng)能的是，具有勢(shì)能的是?！咀兪接?xùn)練1】如圖甲，木塊在恒定不變的拉力F的作用下沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示的科學(xué)量是（）A．動(dòng)能 B．距離 C．重力勢(shì)能 D．拉力做的功【變式訓(xùn)練2】高空拋物現(xiàn)象被稱為“懸在城市上空的痛”，因?yàn)楦咛幍奈矬w具有較大的（）A．重力 B．彈性勢(shì)能 C．重力勢(shì)能 D．動(dòng)能【變式訓(xùn)練3】如圖所示，某人用12N的力沿水平方向向右拉一根輕質(zhì)彈簧，手受到的拉力的施力物體是；此時(shí)，彈簧具有的能量是；用力將一塊橡皮泥壓變形，此時(shí)橡皮泥這種能量（選填“具有”或“不具有”）?？键c(diǎn)2動(dòng)能和勢(shì)能的大小變化（1）影響動(dòng)能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動(dòng)能就越大。（2）影響重力勢(shì)能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢(shì)能就越大。（3）影響彈性勢(shì)能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢(shì)能就越大?！镜淅?】如圖所示是我國某地的等高線圖，若把同一個(gè)物體分別放在A點(diǎn)和B點(diǎn)，那么在哪一點(diǎn)時(shí)，物體的重力勢(shì)能大？（）A．在A點(diǎn)時(shí)大B．在B點(diǎn)時(shí)大C．在兩點(diǎn)一樣大D．條件不足，無法判定【典例5】如圖所示，物體G和固定于墻壁上的彈簧相連，物體與地面間是光滑的，開始時(shí)物體處于B處，彈簧恰好自由伸長，用力將其拉至C處，松手后，物體在A、C間往復(fù)運(yùn)動(dòng)則物體G由A到B過程中，物體G的動(dòng)能，彈簧的彈性勢(shì)能，整個(gè)裝置機(jī)械能的總量（均選填“不變”、“增大”或“減少”）?！咀兪接?xùn)練1】圖甲是北京冬奧會(huì)會(huì)徽，它以漢字“冬”為靈感來源，運(yùn)用中國書法的藝術(shù)形態(tài)，展現(xiàn)出滑冰、滑雪運(yùn)動(dòng)員的英姿。圖乙是我國運(yùn)動(dòng)員蘇翊鳴參賽的情景，他在空中下落過程中（）A．動(dòng)能增加B．重力勢(shì)能增加C．慣性變大D．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變【變式訓(xùn)練2】2021年5月29日，“天舟二號(hào)”貨運(yùn)飛船發(fā)射成功，它在加速升空過程中，動(dòng)能，重力勢(shì)能（前兩空均選填“增大”“不變”或“減小”）；5月30日，“天宮一號(hào)”與天和核心艙成功對(duì)接，對(duì)接成功后它們一直是相對(duì)的。考點(diǎn)3動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化與守恒（1）動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化一般發(fā)生在只受重力作用下的運(yùn)動(dòng)過程中，例如滾擺在下降的過程中，越轉(zhuǎn)越快，它的重力勢(shì)能越來越小，動(dòng)能越來越大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；滾擺在上升過程中，越轉(zhuǎn)越慢，它的重力勢(shì)能越來越大，動(dòng)能越來越小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；（2）動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。它可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間，例如，從高處落下的皮球與地面撞擊的過程中，由于皮球發(fā)生彈性形變，皮球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，皮球在恢復(fù)形變的過程中，它的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．拉彎的弓把箭射出去的過程中，拉彎的弓具有彈性勢(shì)能，射出去的箭具有動(dòng)能，這是弓的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能；（3）機(jī)械能守恒：如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和不變，或者說，機(jī)械能是守恒的。

做功角度：只有重力或彈力做功，無其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代數(shù)和為零；系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對(duì)系統(tǒng)不做功。

能量角度：首先只有動(dòng)能和勢(shì)能之間能量轉(zhuǎn)化，無其它形式能量轉(zhuǎn)化；只有系統(tǒng)內(nèi)能量的交換，沒有與外界的能量交換。※機(jī)械能守恒一般都是理想狀態(tài)下才發(fā)生的，物體能量的轉(zhuǎn)化一般都不太可能只有機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，還有其他能量的轉(zhuǎn)化?！镜淅?】下列過程中，屬于勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是（）A．向上拋出的石子 B．從坡頂勻速滑到坡底的自行車 C．豎直向下落得越來越快的冰雹 D．足球場(chǎng)上越滾越慢的足球【典例7】《天工開物》中寫道“凡弓弦取食柘葉蠶繭”，指出用多股蠶絲作為弓的弦，這說明蠶絲好，拉彎的弓把箭射出去，是把弓的能轉(zhuǎn)化為箭的能?！咀兪接?xùn)練1】如圖所示，小球由靜止開始沿著粗糙的曲面從a點(diǎn)向d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，其中b和d兩點(diǎn)在同一水平高度。下列說法中正確的是（）A．小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B．小球在b點(diǎn)的機(jī)械能大于在c點(diǎn)的機(jī)械能 C．小球在b點(diǎn)的動(dòng)能等于在d點(diǎn)的動(dòng)能 D．小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中，機(jī)械能一定全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【變式訓(xùn)練2】如圖所示的四種情景中，屬于彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是（）A．運(yùn)動(dòng)員彎弓射箭 B．跳水運(yùn)動(dòng)員豎直下落 C．運(yùn)動(dòng)員騎自行車沖向坡頂 D．跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下落【變式訓(xùn)練3】如圖所示，粗糙斜面PM與光滑水平面MN平滑連接，彈簧左端固定。小物塊在斜面上從P點(diǎn)由靜止滑向M點(diǎn)的過程中，機(jī)械能（填“變大”“變小”或“不變”）；小物塊壓縮彈簧的過程中，它的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為能。知識(shí)點(diǎn)4

探究影響物體動(dòng)能大小的因素影響物體動(dòng)能大小的因素：影響動(dòng)能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動(dòng)能就越大【典例8】物理興趣小組的同學(xué)利用如圖所示的裝置研究影響動(dòng)能的因素，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)是研究動(dòng)能與高度的關(guān)系 B．乙、丙兩組實(shí)驗(yàn)不能用于研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系 C．甲乙丙三組實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是小木塊 D．如圖丁，用形狀相同的塑料球和鐵球（鐵球質(zhì)量大）將彈簧壓縮到相同程度后再放手，可研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系【典例9】小明在“探究物體的動(dòng)能大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，他用質(zhì)量不同的兩個(gè)鋼球m和M（M的質(zhì)量大于m），分別從不同的高度h和H（H＞h）靜止開始滾下，觀察木塊B被撞擊后移動(dòng)的距離，實(shí)驗(yàn)過程如圖所示。（1）小明通過觀察木塊B移動(dòng)的距離長短，來判斷小球動(dòng)能的大小，這種研究方法是（控制變量法/轉(zhuǎn)換法）。若水平面絕對(duì)光滑，本實(shí)驗(yàn)將（能/不能）達(dá)到探究目的。（2）由甲、乙兩圖可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的動(dòng)能大小與有關(guān)。（3）小華根據(jù)甲、丙兩圖得出結(jié)論：物體的動(dòng)能大小與質(zhì)量有關(guān)，她的看法是（正確/錯(cuò)誤）的，理由是。（4）小王同學(xué)用如圖丁所示的方法探究動(dòng)能的大小與速度的關(guān)系，他將相同質(zhì)量的小球從不同高度（h2＞h1）由靜止開始釋放，通過觀察木塊在鐵板和毛巾上滑行的距離來判斷小球動(dòng)能的大小，這種方法是（正確/錯(cuò)誤）的，理由是?！咀兪接?xùn)練1】如圖是“探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。（1）若讓同一鋼球A分別從斜槽不同的高度由靜止開始滾下，高度h越高，鋼球運(yùn)動(dòng)到水平面時(shí)速度越，木塊B被撞得越遠(yuǎn)；（2）若要保證不同質(zhì)量的鋼球運(yùn)動(dòng)到水平面時(shí)的速度相同，應(yīng)該讓不同質(zhì)量的鋼球從斜槽的滾下，速度相同時(shí)，質(zhì)量越的鋼球?qū)⒛緣KB撞得越遠(yuǎn)?！咀兪接?xùn)練2】為探究“動(dòng)能大小的影響因素”，科學(xué)小組利用斜面、鋼球、木塊等器材開展了如圖所示的活動(dòng)。（1）實(shí)驗(yàn)中通過比較木塊來判斷鋼球動(dòng)能大小。（2）在圖甲和丙中，用質(zhì)量不同的兩個(gè)鋼球從斜面上相同高度自由滾下，目的是使鋼球撞擊木塊時(shí)的相同；比較甲、乙兩圖，得到的結(jié)論是。（3）由實(shí)驗(yàn)中鋼球撞擊木塊做功，同學(xué)們聯(lián)想到汽車撞擊行人出現(xiàn)交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度與“超載”、“超速”有關(guān)。進(jìn)一步探究，獲得了表格內(nèi)的數(shù)據(jù)：已知鋼球到達(dá)水平面時(shí)的速度與自由下落高度成正比，分析表格內(nèi)的數(shù)據(jù)可知，利用甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證危害程度與有關(guān)（選填“超載”或“超速”）；在質(zhì)量和速度兩個(gè)因素中，對(duì)動(dòng)能影響較大的因素是，理由是。實(shí)驗(yàn)序號(hào)小球的質(zhì)量m/g小球自由滾下的高度h/cm木塊被撞后運(yùn)到的距離s/m甲202016乙20104丙402032知識(shí)點(diǎn)5

探究影響物體勢(shì)能大小的因素影響重力勢(shì)能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢(shì)能就越大?！镜淅?0】小明用圖示裝置“探究重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系”，下列說法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象是三腳小桌 B．讓同一木塊從三個(gè)不同的高度由靜止下落 C．讓質(zhì)量不同的木塊從不同的高度由靜止下落 D．用三腳小桌下陷的深度來表示木塊重力勢(shì)能的大小【典例11】小明探究“重力勢(shì)能與重物質(zhì)量和下落高度的關(guān)系”，如圖所示，重物質(zhì)量m＜M。實(shí)驗(yàn)步驟具體操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）讓重物自由下落到平放在細(xì)沙表面的小桌上，通過觀察桌腿下陷的深度判斷（小桌/重物）的重力勢(shì)能大小。（2）由實(shí)驗(yàn)步驟和，可判斷重力勢(shì)能的大小和重物下落高度的關(guān)系。（3）小明認(rèn)為由實(shí)驗(yàn)步驟B和C，可判斷重力勢(shì)能的大小和重物質(zhì)量的關(guān)系，該觀點(diǎn)（正確/錯(cuò)誤），理由是?！咀兪接?xùn)練1】用“模擬打樁”來探究物體重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)，物體的質(zhì)量m1＝m2＜m3，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓物體從木樁正上方的某一高度處自由下落，將木樁打入沙中，三次實(shí)驗(yàn)?zāi)緲哆M(jìn)入沙中的深度如圖所示，木樁進(jìn)入沙中的深度越深，則物體對(duì)木樁做的功越，比較a、b可知：物體重力勢(shì)能的大小與物體的有關(guān)；比較可知：物體重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)?！咀兪接?xùn)練2】小明在探究“彈簧彈性勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，提出了如下猜想：猜想一：彈簧彈性勢(shì)能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)；猜想二：彈簧彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)。為了驗(yàn)證上述猜想，小明選用材料不同的三根彈簧A、B和C（長度和粗細(xì)均相同），一把長刻度尺，小球、木塊各一個(gè)，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)中，木塊起始位置相同，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)所使用的彈簧彈簧被壓縮后的長度/cm木塊移動(dòng)的距離/cm1彈簧A83.52彈簧A56.23彈簧A210.64彈簧B58.75彈簧C611.56彈簧C513.1（1）彈簧將小球彈開的過程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的能。實(shí)驗(yàn)中通過比較來判斷彈簧彈性勢(shì)能的大小。（2）為了驗(yàn)證猜想一，應(yīng)選擇表中（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；由此得出的結(jié)論是：相同時(shí)，越大，彈簧的彈性勢(shì)能越。（3）為了驗(yàn)證猜想二，應(yīng)選擇表中（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。課堂鞏固訓(xùn)練課堂鞏固訓(xùn)練一、選擇題。1．（2021?柳南區(qū)模擬）如圖所示，運(yùn)動(dòng)著的子彈能輕易射穿蘋果，是因子彈具有較大的（）A．彈性勢(shì)能 B．動(dòng)能 C．重力勢(shì)能 D．內(nèi)能2．（2021春?青山區(qū)期末）在2021年包頭市中考體育考試中，小彤同學(xué)進(jìn)行了實(shí)心球測(cè)試。關(guān)于實(shí)心球運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段，下列說法正確的是（）A．小彤撿起實(shí)心球，并緩慢舉高的過程中，小彤對(duì)實(shí)心球做功，實(shí)心球的重力勢(shì)能增大B．小彤將實(shí)心球用力投出后，實(shí)心球在空中運(yùn)動(dòng)過程中，小彤對(duì)實(shí)心球做功，實(shí)心球的機(jī)械能增大 C．小彤將實(shí)心球用力投出后，實(shí)心球在空中最高點(diǎn)時(shí)所受的合力為零 D．實(shí)心球落地后在水平地面上滾動(dòng)一段距離停止，實(shí)心球在地面滾動(dòng)階段機(jī)械能不變3．（2021秋?秦都區(qū)校級(jí)月考）質(zhì)量相等、半徑相同的鉛球、鐵球和鋁球，放在同一水平桌面上，它們具有的勢(shì)能是（）A．鉛球最大 B．鐵球最大 C．鋁球最大 D．一樣大4．（2022?建湖縣一模）蕩秋千的人從最高點(diǎn)向最低點(diǎn)擺動(dòng)過程中速度變大，則他的（）A．重力勢(shì)能增加，動(dòng)能不變 B．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加 C．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能減少 D．重力勢(shì)能不變，動(dòng)能增加5．（2021?越秀區(qū)校級(jí)模擬）人造地球衛(wèi)星在大氣層外繞地球運(yùn)行，只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中越來越快．如圖是人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖，下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過程中不受任何力的作用 B．衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能相等 C．衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能越來越大 D．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能越來越小6．（2021春?望城區(qū)期末）把一個(gè)鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩(wěn)定后松手，鐵鎖向前擺去，如圖所示。下列說法中正確的是（）A．鐵鎖擺回時(shí)一定會(huì)打到鼻子 B．鐵鎖的擺動(dòng)不會(huì)停下來 C．鐵鎖由高處擺到低處的過程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 D．鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用7．（2021?永嘉縣校級(jí)模擬）原長為l的橡皮筋一端固定在O點(diǎn)，另一端懸掛一個(gè)小鋼球，將鋼球從O點(diǎn)釋放，鋼球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)后開始向上返回，O、A兩點(diǎn)間距離為2l，如圖所示。則能反映鋼球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，其動(dòng)能E隨運(yùn)動(dòng)距離s變化的關(guān)系圖像可能是（）A．B．C．D．8．（2021?泰州二模）如圖所示，將一木塊放在彈簧上，用手壓木塊，彈簧被壓縮。松開手，木塊豎直向上飛起直到最高點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．手壓木塊時(shí)，手對(duì)木塊的壓力與彈簧對(duì)木塊的支持力是一對(duì)平衡力 B．彈簧恢復(fù)原狀過程中，彈性勢(shì)能不變 C．木塊在沒有離開彈簧前，所受彈力方向豎直向上 D．木塊到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，木塊處于平衡狀態(tài)二、填空題。9．（2021?綠園區(qū)一模）如圖a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過程中動(dòng)能和重力勢(shì)能隨高度變化的圖線（不計(jì)阻力），其中是動(dòng)能﹣高度關(guān)系圖線，小石塊上升到5m時(shí)的機(jī)械能為J。10．（2021?樂山）如圖所示，跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速直線下降，在此過程中運(yùn)動(dòng)員和傘的動(dòng)能（選填“增大”、“減小”或“不變”），重力勢(shì)能（選填“增大”、“減小”或“不變”）。11．（2021?西寧）龍羊峽水電站攔河大壩使上游水位升高，提高了水的能。水從大壩的上游流下時(shí)沖擊水輪機(jī)發(fā)電，水的能量最終轉(zhuǎn)化為能。12．（2021?臺(tái)安縣校級(jí)模擬）汽車速度越快，出事故時(shí)破壞越嚴(yán)重，說明物體動(dòng)能的大小與它的有關(guān)，一輛汽車以相同的速度運(yùn)動(dòng)，重載比空載時(shí)出事故更嚴(yán)重，說明物體的動(dòng)能還跟物體的有關(guān)，所以為了交通安全，不要和超載。13．（2021春?睢縣期末）小明看到運(yùn)動(dòng)員拉弓射箭時(shí)，弓拉得越彎，箭射得越遠(yuǎn)。小明猜想：彈性勢(shì)能的大小可能與物體的彈性形變有關(guān)。（1）為驗(yàn)證其猜想是否正確，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：（彈簧被壓縮后未超過其彈性限度）；如圖所示，將同一個(gè)彈簧壓縮