121動能勢能機(jī)械能（原卷版）

12.1動能勢能機(jī)械能（原卷版）考點直擊考點直擊典例分析＋變式訓(xùn)練典例分析＋變式訓(xùn)練考點1動能

勢能

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

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

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

（1）動能和勢能都屬于機(jī)械能，動能是物體運(yùn)動時具有的能量，勢能是存儲著的能量，動能和勢能是機(jī)械能的兩種表現(xiàn)形式。

（2）機(jī)械能大小：動能和勢能的總和?！镜淅?】下列情況中，物體既具有動能又具有重力勢能的是（）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能 C．人在蕩秋千時，人具有的動能大小保持不變 D．一塊石頭被舉得越高，它具有的重力勢能越大【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。其中具有動能的是，具有勢能的是?！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，隨時間變化規(guī)律如圖乙所示的科學(xué)量是（）A．動能 B．距離 C．重力勢能 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”，因為高處的物體具有較大的（）A．重力 B．彈性勢能 C．重力勢能 D．動能【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，彈簧具有的能量是；用力將一塊橡皮泥壓變形，此時橡皮泥這種能量（選填“具有”或“不具有”）?？键c2動能和勢能的大小變化（1）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。（2）影響重力勢能大小的因素：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，物體的重力勢能就越大。（3）影響彈性勢能大小的因素：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，若把同一個物體分別放在A點和B點，那么在哪一點時，物體的重力勢能大？（）A．在A點時大B．在B點時大C．在兩點一樣大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)動則物體G由A到B過程中，物體G的動能，彈簧的彈性勢能，整個裝置機(jī)械能的總量（均選填“不變”、“增大”或“減少”）。【變式訓(xùn)練1】圖甲是北京冬奧會會徽，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)動員的英姿。圖乙是我國運(yùn)動員蘇翊鳴參賽的情景，他在空中下落過程中（）A．動能增加B．重力勢能增加C．慣性變大D．運(yùn)動狀態(tài)保持不變【變式訓(xùn)練2】2021年5月29日，“天舟二號”貨運(yùn)飛船發(fā)射成功，它在加速升空過程中，動能，重力勢能（前兩空均選填“增大”“不變”或“減小”）；5月30日，“天宮一號”與天和核心艙成功對接，對接成功后它們一直是相對的?？键c3動能和勢能的轉(zhuǎn)化與守恒（1）動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化一般發(fā)生在只受重力作用下的運(yùn)動過程中，例如滾擺在下降的過程中，越轉(zhuǎn)越快，它的重力勢能越來越小，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；滾擺在上升過程中，越轉(zhuǎn)越慢，它的重力勢能越來越大，動能越來越小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；（2）動能和彈性勢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，皮球的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，皮球在恢復(fù)形變的過程中，它的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能．拉彎的弓把箭射出去的過程中，拉彎的弓具有彈性勢能，射出去的箭具有動能，這是弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能；（3）機(jī)械能守恒：如果只有動能和勢能的相互轉(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)如摩擦阻力對系統(tǒng)不做功。

能量角度：首先只有動能和勢能之間能量轉(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?！鶛C(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，屬于勢能轉(zhuǎn)化為動能的是（）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點向d點運(yùn)動，其中b和d兩點在同一水平高度。下列說法中正確的是（）A．小球從a點運(yùn)動到c點，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 B．小球在b點的機(jī)械能大于在c點的機(jī)械能 C．小球在b點的動能等于在d點的動能 D．小球從a點運(yùn)動到d點的過程中，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，屬于彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的是（）A．運(yùn)動員彎弓射箭 B．跳水運(yùn)動員豎直下落 C．運(yùn)動員騎自行車沖向坡頂 D．跳傘運(yùn)動員勻速下落【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點由靜止滑向M點的過程中，機(jī)械能（填“變大”“變小”或“不變”）；小物塊壓縮彈簧的過程中，它的動能轉(zhuǎn)化為能。知識點4

探究影響物體動能大小的因素影響物體動能大小的因素：影響動能大小的因素：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能的因素，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩組實驗是研究動能與高度的關(guān)系 B．乙、丙兩組實驗不能用于研究動能與質(zhì)量的關(guān)系 C．甲乙丙三組實驗中的研究對象是小木塊 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，可研究動能與質(zhì)量的關(guān)系【典例9】小明在“探究物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，他用質(zhì)量不同的兩個鋼球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被撞擊后移動的距離，實驗過程如圖所示。（1）小明通過觀察木塊B移動的距離長短，來判斷小球動能的大小，這種研究方法是（控制變量法/轉(zhuǎn)換法）。若水平面絕對光滑，本實驗將（能/不能）達(dá)到探究目的。（2）由甲、乙兩圖可得實驗結(jié)論：物體的動能大小與有關(guān)。（3）小華根據(jù)甲、丙兩圖得出結(jié)論：物體的動能大小與質(zhì)量有關(guān)，她的看法是（正確/錯誤）的，理由是。（4）小王同學(xué)用如圖丁所示的方法探究動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能的大小，這種方法是（正確/錯誤）的，理由是?！咀兪接?xùn)練1】如圖是“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗裝置圖。（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)動到水平面時速度越，木塊B被撞得越遠(yuǎn)；（2）若要保證不同質(zhì)量的鋼球運(yùn)動到水平面時的速度相同，應(yīng)該讓不同質(zhì)量的鋼球從斜槽的滾下，速度相同時，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。（1）實驗中通過比較木塊來判斷鋼球動能大小。（2）在圖甲和丙中，用質(zhì)量不同的兩個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的相同；比較甲、乙兩圖，得到的結(jié)論是。（3）由實驗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、丙兩次實驗可驗證危害程度與有關(guān)（選填“超載”或“超速”）；在質(zhì)量和速度兩個因素中，對動能影響較大的因素是，理由是。實驗序號小球的質(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知識點5

探究影響物體勢能大小的因素影響重力勢能大小的因素：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，物體的重力勢能就越大?！镜淅?0】小明用圖示裝置“探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系”，下列說法正確的是（）A．實驗研究對象是三腳小桌 B．讓同一木塊從三個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能的大小【典例11】小明探究“重力勢能與重物質(zhì)量和下落高度的關(guān)系”，如圖所示，重物質(zhì)量m＜M。實驗步驟具體操作實驗現(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）的重力勢能大小。（2）由實驗步驟和，可判斷重力勢能的大小和重物下落高度的關(guān)系。（3）小明認(rèn)為由實驗步驟B和C，可判斷重力勢能的大小和重物質(zhì)量的關(guān)系，該觀點（正確/錯誤），理由是?！咀兪接?xùn)練1】用“模擬打樁”來探究物體重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)，物體的質(zhì)量m1＝m2＜m3，實驗時，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，三次實驗?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，則物體對木樁做的功越，比較a、b可知：物體重力勢能的大小與物體的有關(guān)；比較可知：物體重力勢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“彈簧彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗時，提出了如下猜想：猜想一：彈簧彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)；猜想二：彈簧彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)。為了驗證上述猜想，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，設(shè)計了如圖所示的實驗裝置進(jìn)行探究。實驗中，木塊起始位置相同，實驗數(shù)據(jù)如表所示。實驗次數(shù)所使用的彈簧彈簧被壓縮后的長度/cm木塊移動的距離/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，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的能。實驗中通過比較來判斷彈簧彈性勢能的大小。（2）為了驗證猜想一，應(yīng)選擇表中（填實驗序號）三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；由此得出的結(jié)論是：相同時，越大，彈簧的彈性勢能越。（3）為了驗證猜想二，應(yīng)選擇表中（填實驗序號）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)動著的子彈能輕易射穿蘋果，是因子彈具有較大的（）A．彈性勢能 B．動能 C．重力勢能 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)行了實心球測試。關(guān)于實心球運(yùn)動的幾個階段，下列說法正確的是（）A．小彤撿起實心球，并緩慢舉高的過程中，小彤對實心球做功，實心球的重力勢能增大B．小彤將實心球用力投出后，實心球在空中運(yùn)動過程中，小彤對實心球做功，實心球的機(jī)械能增大 C．小彤將實心球用力投出后，實心球在空中最高點時所受的合力為零 D．實心球落地后在水平地面上滾動一段距離停止，實心球在地面滾動階段機(jī)械能不變3．（2021秋?秦都區(qū)校級月考）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向最低點擺動過程中速度變大，則他的（）A．重力勢能增加，動能不變 B．重力勢能減小，動能增加 C．重力勢能減小，動能減少 D．重力勢能不變，動能增加5．（2021?越秀區(qū)校級模擬）人造地球衛(wèi)星在大氣層外繞地球運(yùn)行，只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點向近地點運(yùn)動的過程中越來越快．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)動過程中不受任何力的作用 B．衛(wèi)星在近地點和遠(yuǎn)地點的機(jī)械能相等 C．衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點向近地點運(yùn)動的過程中機(jī)械能越來越大 D．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點向近地點運(yùn)動的過程中機(jī)械能越來越小6．（2021春?望城區(qū)期末）把一個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．鐵鎖擺回時一定會打到鼻子 B．鐵鎖的擺動不會停下來 C．鐵鎖由高處擺到低處的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 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?永嘉縣校級模擬）原長為l的橡皮筋一端固定在O點，另一端懸掛一個小鋼球，將鋼球從O點釋放，鋼球運(yùn)動到A點后開始向上返回，O、A兩點間距離為2l，如圖所示。則能反映鋼球從O點運(yùn)動到A點的過程中，其動能E隨運(yùn)動距離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。下列說法正確的是（）A．手壓木塊時，手對木塊的壓力與彈簧對木塊的支持力是一對平衡力 B．彈簧恢復(fù)原狀過程中，彈性勢能不變 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)最高點時，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能和重力勢能隨高度變化的圖線（不計阻力），其中是動能﹣高度關(guān)系圖線，小石塊上升到5m時的機(jī)械能為J。10．（2021?樂山）如圖所示，跳傘運(yùn)動員在空中勻速直線下降，在此過程中運(yùn)動員和傘的動能（選填“增大”、“減小”或“不變”），重力勢能（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沖擊水輪機(jī)發(fā)電，水的能量最終轉(zhuǎn)化為能。12．（2021?臺安縣校級模擬）汽車速度越快，出事故時破壞越嚴(yán)重，說明物體動能的大小與它的有關(guān)，一輛汽車以相同的速度運(yùn)動，重載比空載時出事故更嚴(yán)重，說明物體的動能還跟物體的有關(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)動員拉弓射箭時，弓拉得越彎，箭射得越遠(yuǎn)。小明猜想：彈性勢能的大小可能與物體的彈性形變有關(guān)。（1）為驗證其猜想是否正確，他設(shè)計了如下實驗：（彈簧被壓縮后未超過其彈性限度）；如圖所示，將同一個彈簧壓縮