作業(yè)10機械能及其轉(zhuǎn)化

完成時間：月日天氣：作業(yè)10機械能及其轉(zhuǎn)化一、機械能動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。二、動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化1、在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能后，后來又是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。2、在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳板跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。3、機械能守恒。如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和就保持不變。這個規(guī)律叫做機械能守恒。4、水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發(fā)電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發(fā)出的電就越多。利用風(fēng)能發(fā)電，在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以同時安裝幾十臺到幾百臺風(fēng)力發(fā)電機，組成“風(fēng)車田”聯(lián)在一起供電。一、選擇題1．關(guān)于機械能，下列說法正確的是（

）A．一個物體只具有動能，不能說就具有機械能B．一個物體只具有重力勢能，也不能說是具有機械能C．一個物體只具有彈性勢能，也不能說就是具有機械能D．以上說法都是錯誤的【答案】D【詳解】A.動能屬于機械能的一種，一個物體只具有動能，可以說它具有機械能；故A錯誤；B.重力勢能屬于機械能的一種，一個物體只具有重力勢能，可以說它具有機械能；故B錯誤；C.彈性勢能屬于機械能的一種，一個物體只具有彈性勢能，可以說它具有機械能；故C錯誤；D.ABC的說法都是錯誤的；故D正確．故選D.2．跳傘運動員在空中勻速下落的過程中（）A．重力勢能不變 B．動能增加 C．機械能減小 D．機械能不變【答案】C【詳解】跳傘運動員在空中勻速下落的過程中，質(zhì)量不變，速度不變，高度減小，所以，動能不變，重力勢能減小，機械能減小。故選C。3．2021年10月16號我國成功將神舟13號發(fā)射升空，在火箭加速上升過程中（）A．神舟13號的動能增大，重力勢能減小B．神舟13號的動能減小，重力勢能增大C．神舟13號的動能和重力勢能都增大D．神舟13號的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【答案】C【詳解】ABC．神州13號加速上升，質(zhì)量不變，速度增加，高度增加，所以動能和勢能均增加，故AB不符合題意，C符合題意；D．因為動能和勢能均增加，所以不存在動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D不符合題意。故選C。4．小明背著書包從教學(xué)樓的一樓勻速爬到三樓，此過程中，以書包為研究對象，其（）A．動能增加，重力勢能增加，機械能增加B．動能增加，重力勢能不變，機械能增加C．動能不變，重力勢能增加，機械能增加D．動能不變，重力勢能不變，機械能不變【答案】C【詳解】動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，由于物體質(zhì)量不變，但是在豎直方向上速度大小不變，故動能不變。重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，物體質(zhì)量不變，但是高度增加，故其重力勢能增加，機械能增加。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。5．科技助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如圖是無人機噴灑農(nóng)藥的場景。在無人機沿著水平方向勻速飛行噴灑農(nóng)藥的過程中，它的（）A．動能不變、機械能不變 B．動能減小、機械能減小C．動能增大、機械能增大 D．動能減小，機械能不變【答案】B【詳解】無人機沿著水平方向勻速飛行噴灑農(nóng)藥的過程中，高度不變，質(zhì)量逐漸減小，重力勢能減??；速度不變，質(zhì)量逐漸減小，動能減小，因此機械能也減小，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。6．戰(zhàn)斗飛機從2000m高空勻速降落在“遼寧”號航母的過程中（）A．動能減小，重力勢能減小 B．動能不變，重力勢能減小C．動能增大，重力勢能減小 D．動能不變，重力勢能不變【答案】B【詳解】戰(zhàn)斗飛機勻速降落，速度保持不變，動能不變，高度下降，重力勢能減小，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。7．在學(xué)校足球比賽中，足球被運動員踢飛離開腳直到上升到最高點的過程如圖所示。下列說法正確的是（

）A．足球的重力勢能不斷減小 B．足球的動能不斷增大C．足球的機械能不斷減小 D．運動員對足球做了功【答案】C【詳解】ABC．足球被運動員踢飛離開腳直到上升到最高點的過程，質(zhì)量不變，高度變大，重力勢能變大，速度變小，動能變小；由于克服空氣阻力做功，一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使得足球的機械能逐漸減小，故AB錯誤、C正確；D．當(dāng)足球離開運動員的腳之后，運動員對足球沒有施加力，所以不做功，故D錯誤。故選C。8．如圖所示，運動員進(jìn)行蹦床比賽（不計空氣阻力）。下列說法中正確的是（）A．運動員離開蹦床后上升過程中，蹦床對運動員做功B．運動員從最高點下落到最低點過程中，其機械能守恒C．運動員在空中下落過程中（未接觸蹦床前），重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．運動員落到蹦床上繼續(xù)向下運動的過程中，動能一直在減小【答案】C【詳解】A．運動員離開蹦床后上升過程中，是由于慣性向上運動，沒有力對運動員做功，故A錯誤；BD．運動員從最高點到落到蹦床之前，因不計空氣阻力，所以機械能守恒；運動員落到蹦床上繼續(xù)向下運動的過程中，重力勢能先轉(zhuǎn)化成動能和彈性勢能，當(dāng)速度達(dá)到最大后，動能再轉(zhuǎn)化為彈性勢能，所以動能先增大后減小，機械能不守恒，故BD錯誤；C．運動員在空中下落過程中，質(zhì)量不變，速度越來越大，所以動能越來越大，而高度越來越小，所以重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C正確。故選C。9．一輛汽車勻速上坡，關(guān)于它的動能、重力勢能和機械能，下列說法正確的是（）A．動能增加，重力勢能增加，機械能增加B．動能減少，重力勢能不變，機械能不變C．動能不變，重力勢能增加，機械能增加D．動能不變，重力勢能減少，機械能減少【答案】C【詳解】汽車勻速爬坡的過程中，汽車的質(zhì)量不變，速度不變，所以動能不變；高度增加，重力勢能增加；由于機械能等于動能與勢能之和，機械能也增加。故ABD錯誤，C正確。故選C。10．如圖所示，滾擺由最高點釋放，旋轉(zhuǎn)著下降到最低點后又上升，每次上升的最大高度逐漸降低。下列說法正確的是（）A．下降過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．下降時減少的重力勢能等于增加的動能C．上升時減少的動能等于增加的重力勢能D．上升的最大高度逐漸降低說明機械能不守恒【答案】D【詳解】AB．滾擺下降時，質(zhì)量不變，速度變大，高度減小，即動能變大，重力勢能減小，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；由于存在摩擦，故一部分重力勢能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，減少的重力勢能大于增加的動能，故AB錯誤；C．滾擺上升時，由于存在摩擦，故一部分動能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，減少的動能大于增加的重力勢能，故C錯誤；D．上升的最大高度逐漸降低，說明機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故機械能不守恒，故D正確。故選D。11．2020年6月23日，我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射。如圖1所示是北斗衛(wèi)星在隨火箭加速上升的情景。如圖2所示是人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行時，離地球最近的一點叫近地點，最遠(yuǎn)的一點叫遠(yuǎn)地點。下列說法正確的（）A．如圖1北斗衛(wèi)星上升過程中，重力勢能變大，動能變小B．如圖2人造地球衛(wèi)星運行中，重力勢能變大，動能變大C．如圖2人造地球衛(wèi)星運行中，從遠(yuǎn)地點向近地點運動時，速度變大D．圖1、圖2中衛(wèi)星的機械能都不變【答案】C【詳解】A．北斗衛(wèi)星在隨火箭加速上升的過程中，北斗衛(wèi)星質(zhì)量不變，速度變大、高度增加，故動能和重力勢能都變大，故A錯誤；BC．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點向近地點運動時，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能減少，減少的重力勢轉(zhuǎn)化為動能，所以動能變大，速度變大，故B錯誤，C正確；D．由A知，如圖1北斗衛(wèi)星在隨火箭加速上升的過程中，動能和重力勢能都變大，所以機械能變大；如圖2，由于人造地球衛(wèi)星在大氣層外運行，不受空氣阻力，機械能是守恒的，故D錯誤。故選C。12．將皮球從離地某一高度O點水平拋出，球落地后又彈起。它的部分運動軌跡如圖所示，下列說法正確的是（）

A．皮球經(jīng)過相同高度的A、B兩點時，動能相等B．皮球在第一次反彈后到達(dá)最高點P點時的速度為零C．皮球在D點時的機械能小于在C點時的機械能D．皮球從P點運動到C點的過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【答案】C【詳解】A．由圖可知，每次小球反彈后到達(dá)的最高點都比上一次的最高點要低，說明機械能逐漸變小，在A點的機械能大于B點的機械能，機械能是物體動能與勢能的總和，在A、B兩點高度相同則重力勢能相同，所以在A點的動能大于B點的動能，故A錯誤；B．從軌跡來看，小球既有豎直方向的速度又有水平方向的速度，小球在最高點時，豎直方向速度為零，但是仍然能向右運動，說明小球還具有水平方向速度，所以皮球第一次反彈后到達(dá)最高點P時，動能不為零，故B錯誤；C．小球先運動到C點后運動到D點，故在D點的機械能小于在C點的機械能，故C正確；D．皮球從P點運動到C點的過程中，高度降低、速度變大，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故D錯誤。故選C。二、填空題13．動能、重力勢能和統(tǒng)稱機械能；人們修筑攔河壩來提高上游的水位，在壩底通過水輪機帶動電動機發(fā)電，一定量的水，上、下游水位差越大，水的越大，發(fā)電量越多?！敬鸢浮繌椥詣菽苤亓菽堋驹斀狻縖1]機械能包括動能和勢能，勢能又分為重力勢能和彈性勢能。[2]一定質(zhì)量的水，水電站發(fā)電時，水位差越大，水的重力勢能越大，發(fā)電量越多。14．“神舟十號”飛船的發(fā)射成功，標(biāo)志著我國在載人航天領(lǐng)域邁進(jìn)了一大步．“神舟十號”飛船在加速升空的過程中，其動能，勢能，機械能．（選填“增大”、“減小”或“不變”）【答案】增大增大增大【詳解】影響動能大小的因素是質(zhì)量和速度，影響重力勢能大小的因素是質(zhì)量和高度．“神舟十號”飛船在加速升空的過程中，速度增大，其動能增大；高度升高，所以勢能增大；機械能是動能和勢能和，所以機械能增大．【點睛】重點是還是掌握好影響動能和勢能大小的因素，即影響動能大小的因素是質(zhì)量和速度，影響重力勢能大小的因素是質(zhì)量和高度，影響彈性勢能大小的因素是彈性形變的大?。?5．在中考體育考試中，小剛投出的實心球在空中的運動軌跡如圖所示。若不考慮空氣阻力，則實心球從離開手后到達(dá)最高點的過程中，球受個力的作用，球的機械能（選填“增大”、“減小”或“不變”）；在最高點時，球的動能（選填“大于”或“等于”）零；實心球下落時，越來越快是因為能轉(zhuǎn)化為能?！敬鸢浮?不變大于重力勢動【詳解】[1]不考慮空氣阻力，實心球離開手后，手的作用力消失，實心球靠慣性向前飛行，此過程中只受到豎直向下的重力。[2]離開手后的實心球斜向上方運動過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；從最高點向下運動的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，如果不考慮空氣阻力，球的機械能總量保持不變。[3]球在最高點時，仍有向前的速度，所以動能大于零。[4][5]實心球下落時，不考慮空氣阻力，只受到重力作用，機械能守恒，其質(zhì)量不變，高度減小，即重力勢能減?。煌瑫r質(zhì)量不變，其運動速度越來越快，所以動能變大，故他的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。16．小明依靠自身的重力擠壓蹦蹦桿下端的彈簧時，原有的重力勢能就以的形式儲存在彈簧中；當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后，在上升過程中，轉(zhuǎn)化為重力勢能?！敬鸢浮繌椥詣菽軓椥詣菽堋驹斀狻縖1][2]重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)；彈性勢能與物體的彈性形變程度有關(guān)。小明依靠自身的重力擠壓蹦蹦桿下端的彈簧時，小明的質(zhì)量不變，所處的高度變小，所以重力勢能減小，彈簧的形變量變大，彈性勢能變大，所以原有的重力勢能就以彈性勢能的形式儲存在彈簧中；當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后，彈簧的形變量變小，彈性勢能變小，在上升過程中，小明的質(zhì)量不變，所處的高度變大，重力勢能變大，此時彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能。17．“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項目之一。在做引體向上時，如果身體勻速豎直上升，則所受的拉力重力（選填“大于”“小于”或“等于”）；上升過程中，身體的重力勢能（選填“變大”“變小”或“不變”）。選考這個項目有優(yōu)勢的身體條件是（寫出一點）?！敬鸢浮康扔谧兇篌w重小/雙臂有力量【詳解】[1]身體勻速豎直上升，所受的重力與拉力平衡，大小相等，所以所受的拉力等于重力。[2]上升過程中，質(zhì)量不變，高度變大，所以身體的重力勢能變大。[3]在“引體向上”項目中，需克服自身重力做功，所以自身重力越小，克服重力做的功越少，所以選考這個項目有優(yōu)勢的身體條件是體重小，雙臂有力量。18．如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端連接一小木塊，O點為彈簧在原長時物塊的位置。木塊由A點靜止釋放沿粗糙程度相同的水平面向右運動，最遠(yuǎn)到達(dá)B點。在從A到B的過程中，彈簧的彈性勢能，彈簧和木塊的機械能（填變化情況）?！敬鸢浮肯葴p小后增大減小【詳解】[1]木塊由A點靜止釋放沿粗糙程度相同的水平面被彈簧推著向右運動，到達(dá)O點時，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化成木塊的動能，彈簧的彈性勢能減小，O點是彈簧原長時木塊的位置，此時彈簧的彈性勢能為0；木塊到達(dá)O點后由于慣性繼續(xù)向右運動，所以彈簧逐漸被拉伸，彈性勢能逐漸變大，所以彈簧的彈性勢能先減小后增大。[2]木塊在從A到B的過程中，物塊克服摩擦做功，一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以彈簧和木塊的機械能減小。19．北京冬奧會的賽場上，中國選手谷愛凌在自由式滑雪U型場地比賽中獲得95.25分，刷新了U型場地技巧比賽的歷史最高紀(jì)錄。如圖所示，若把運動員和滑板當(dāng)做一個整體，用“小方塊”表示。當(dāng)運動員沿著U形賽道斜面向上滑時，在圖中作出“小方塊”所受的支持力和摩擦力的示意圖。運動員從U形賽道的最低端向上滑的過程中，動能，重力勢能，機械能。（以上三空均選填：“變大”“變小”“不變”）【答案】變小變大變小【詳解】[1]運動員沿著U形賽道斜面向上滑時，摩擦力方向沿斜面向下，支持力方向垂直于斜面向上，兩個力都等效作用在物體重心上。[2]運動員從U形賽道的最低端向上滑的過程中，速度減小，則動能減小。[3]運動員從U形賽道的最低端向上滑的過程中，高度變大，則重力勢能增加。[4]運動員在滑動過程中會受到摩擦阻力的作用，一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則機械能減小。20．過山車當(dāng)你在游樂場乘過山車奔馳之際，你是否會想到：過山車為什么不需要引擎來推動就能“翻山越嶺”呢？過山車在開始旅行時，是靠一個機械裝置推上最高點的，但在第一次下行后，就再沒有任何裝置為它提供動力了，從這時起帶動它沿軌道行駛的唯一“發(fā)動機”就是重力勢能。過山車的重力勢能在處于最高點時達(dá)到最大值，當(dāng)它開始下行時，它的勢能不斷減小，動能不斷增大；由于摩擦，損耗了少量的機械能，所以隨后的“小山丘”設(shè)計的比開始時的“小山丘”低（如圖所示）：（1）過山車從A到B的過程它的重力勢能先后，動能先后（以上均選填“變大”“變小”或“不變”）；（2）從過山車在軌道的最低處，運動最快，動能最大，說明物體的動能與有關(guān)，后面的“小山丘”設(shè)計的比開始時的“小山丘”低，這是因為過山車在運動過程中會將部分機械能轉(zhuǎn)化為。【答案】變小變大變大變小速度內(nèi)能【詳解】（1）[1][2][3][4]動能的影響因素是物體的質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；重力勢能的影響因素是物體的質(zhì)量和高度，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大；過山車從A到B的過程中，高度先變小后變大，所以重力勢能先變小后變大；速度先變大后變小，所以動能是先變大后變小。（2）[5]過山車在軌道的最低處，運動最快，速度最大，動能最大，說明物體的動能與速度有關(guān)。[6]后面的“小山丘”設(shè)計的比開始時的“小山丘”低，這是因為過山車在運動過程中會克服摩擦做功，將部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使得機械能減小。三、實驗題21．小蘇同學(xué)的物理興趣小組準(zhǔn)備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)”。他們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量、彈簧螺紋圈直徑、彈簧的材料等因素有關(guān)。他們的實驗裝置如圖所示，把彈簧放在水平面上，其左端固定在墻上，AO等于彈簧原長，水平面O點左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙。將物體M從O點壓縮彈簧到P點，然后由靜止釋放，當(dāng)物體M運動到O點與彈簧分開，最終運動到Q點靜止。請補充完成他們的探究過程：（1）彈簧彈性勢能的大小是通過來衡量的；（2）探究彈簧彈性勢能與彈簧長度變化量的關(guān)系，應(yīng)該選用（選填“相同”或“不同”）彈簧進(jìn)行實驗。并先后改變之間的距離，測出OQ的距離，重復(fù)實驗，測量多組數(shù)據(jù)并記錄；（3）物體M從P點運動到O點過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為物體的能，物體M機械能（選填“變大”、“不變”或“變小”）?！敬鸢浮课矬wM被彈出的距離相同AP動變大【詳解】（1）[1]實驗中彈性勢能的大小時通過物體M被彈出的距離來間接反映的，這用到了轉(zhuǎn)換法。（2）[2][3]探究彈性勢能和彈簧長度變化量之間的關(guān)系時，必須控制彈簧的螺紋圈直徑、彈簧的材料相同即相同的彈簧，改變彈簧長度變化量，即AP間的距離；彈性勢能通過彈簧推動物體在粗糙表面上運動的距離遠(yuǎn)近來體現(xiàn)，所以必須測出OQ間的距離；為了使結(jié)論具有普遍性，應(yīng)改變彈簧長度變化量，即AP間的距離，多測幾組數(shù)據(jù)。（3）[4][5]物體M從P點運動到O點過程中，由于接觸面光滑，整個裝置的機械能是守恒的；彈簧的形變程度變小，彈性勢能變小，物體M的速度變大，質(zhì)量不變，動能變大，高度不變，重力勢能不變，所以物體M的機械能變大。22．在探究物體的重力勢能與其質(zhì)量是否有關(guān)時，實驗臺上有大小相同、質(zhì)量不同的實心鐵塊和實心木塊各一個，小桌、裝有細(xì)沙的玻璃容器、記號筆各一個，小敏利用上述器材，設(shè)計了自己的實驗方案，如圖甲、乙所示：（1）本實驗方案中通過反映物體重力勢能的大小，這是物理實驗中常用到的“轉(zhuǎn)換法”，即物理量不能直接測量時，把它們轉(zhuǎn)換成其他可測量的物理量，從而進(jìn)行研究比較。下列實驗中也利用了轉(zhuǎn)換法的是（填字母）；A．用海綿凹陷的深度來表示壓力產(chǎn)生效果的強弱B．測量出100張紙的厚度后除以張數(shù)得出一張紙的厚度C．探究浮力大小與物體排開液體的體積的關(guān)系時要保持液體密度不變（2）小敏所畫的實驗設(shè)計方案存在的問題是；（3）鐵塊在下落過程中減少的重力勢能主要轉(zhuǎn)化為；（4）本實驗可得出的結(jié)論是：當(dāng)高度相同時，，物體的重力勢能越大?！敬鸢浮啃∽老萑爰?xì)沙中的深度A物體下落的高度不同動能質(zhì)量越大【詳解】（1）[1]實驗中用到了轉(zhuǎn)換法，把無法測量的物體重力勢能的大小轉(zhuǎn)換為可以測量的小桌陷入細(xì)沙中的深度。[2]A．用海綿凹陷的深度來表示壓力產(chǎn)生效果的強弱，運用了轉(zhuǎn)換法，故A符合題意；B．測量出100張紙的厚度后除以張數(shù)得出一張紙的厚度，運用了積累法，積少成多取平均值，故B不符合題意；C．探究浮力大小與物體排開液體的體積的關(guān)系時要保持液體密度不變，運用了控制變量法，故C不符合題意。故選A。（2）[3]小敏所畫的實驗設(shè)計方案中，研究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系時，沒有控制物體下落的高度相同。（3）[4]鐵塊在下落過程中，高度降低，速度增大，所以減少的重力勢能主要轉(zhuǎn)化為動能。（4）[5]當(dāng)物體下落的高度相同，物體質(zhì)量不同時，可得出的結(jié)論是：當(dāng)高度相同時，物體質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大。23．在探究“物體動能的大小與什么因素有關(guān)”的實驗中，小宇設(shè)計了如圖所示甲、乙、丙三次實驗。讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開始向下運動，然后與放在水平木板上的木塊相碰，鐵球與木塊在水平木板上共同移動一段距離后靜止：（1）實驗中鐵球動能的大小是通過觀察比較反映出來的。這種研究問題的方法為；（2）分析乙、丙兩圖，得到的實驗結(jié)論是。由此聯(lián)想到高速公路限速牌上標(biāo)明“120”和“100”字樣，（選填“大客車”或“小轎車”）的限速為100km/h；（3）若斜面光滑，乙圖中鐵球從B處滾到底端的過程中，鐵球的能轉(zhuǎn)化為動能，機械能（選填“守恒”或“不守恒”）；（4）如果做乙、丙兩圖實驗時，丙圖中木塊被撞后滑出木板，為了使木塊不滑出木板，需要改進(jìn)丙圖實驗，再與乙圖實驗對比。在不改變木板長度的情況下，應(yīng)采用以下方法（填寫正確選項前的字母）。A．換用質(zhì)量小于m的鋼球B．給水平木板鋪上毛巾C．適當(dāng)降低鋼球的高度D．換用一個較重的硬紙盒【答案】木塊滑動距離轉(zhuǎn)換法當(dāng)速度相等時，物體質(zhì)量越大，動能越大大客車重力勢守恒A【詳解】（1）[1][2]鐵球斜面上滑下，與放在水平木板上的木塊相碰，木塊滑動一定距離，鐵球動能越大，木塊滑動距離越大，所以實驗通過觀察木塊滑動距離來比較動能的大小，這種物理方法叫做轉(zhuǎn)換法。（2）[3]由乙、丙兩圖可知，小球從斜面下滑的高度相同，到達(dá)水平面的速度相同，而小球的質(zhì)量不同，故探究的是動能與質(zhì)量的關(guān)系，丙中小球的質(zhì)量大，木塊滑動距離遠(yuǎn)，故得出的結(jié)論是：當(dāng)速度相等時，物體質(zhì)量越大，動能越大。[4]因速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大，越不容易剎車，因大客車的質(zhì)量更大，故限制的速度要越小，大客車的限速應(yīng)該是。（3）[5][6]若斜面光滑，乙圖中鐵球從B處滾到底端的過程中，鐵球的質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能變小，質(zhì)量不變，速度變大，動能變大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，由于斜面是光滑的，則機械能守恒。（4）[7]A．由圖乙、丙可知，兩圖中小球在斜面上的高度相等，小球的質(zhì)量不同，所以乙、丙兩次實驗探究的是動能與質(zhì)量的關(guān)系，所以改進(jìn)丙圖實驗時，仍需控制其他條件相同，兩球的質(zhì)量不同，換用質(zhì)量小于m的鋼球，丙圖中鋼球從斜面上滑到底端時的動能減小，可防止木塊滑落，且乙、丙兩次實驗中，只有質(zhì)量不同，其他條件相同，故A符合題意；B．給水平木板鋪上毛巾，不能與乙控制相同的接觸面，變量不唯一，故B不符合題意；C．如果做乙圖實驗時，為防止木塊滑落，可適當(dāng)降低鋼球的高度，這樣小球的動能減小，撞擊紙盒后前進(jìn)的距離變小，就不會掉落了。適當(dāng)降低鋼球的高度，不能與乙控制相同的高度，變量不唯一，故C不符合題意；D．換用一個較重的硬紙盒，不能與乙控制相同質(zhì)量的硬紙盒，變量不唯一，故D不符合題意。故選A。24．在探究物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)的實驗中，同學(xué)們設(shè)計了如圖實驗。實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發(fā)生碰撞，木塊沿水平方向向右運動直至停止，其中、h2＞h1（不考慮空氣阻力）。（1）實驗中是通過觀察來判斷鋼球的動能大小；（2）用來研究超速安全隱患時，我們應(yīng)選擇兩圖所示實驗來進(jìn)行比較；（3）在圖甲、丙中，小球下滑到斜面底端時的速度，若，則表明物體的動能與質(zhì)量的關(guān)系是：；（4）實驗中鋼球碰撞木塊后繼續(xù)向前運動一段距離，則開始時鋼球的重力勢能木塊克服摩擦力所做的功（選填：“＞”“＜”或“＝”）；（5）小敏利用丁圖來研究動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，圖中兩個相同的光滑弧形槽，一個為凸形，一個為凹形，A、B兩個相同的鋼球分別進(jìn)入兩弧形槽的速度都為v，運動到槽的末端速度也都為v，A小球通過凸形槽的時間為t1，B小球通過凹形槽的時間t2，則時間較長的是：（選填“t1”或“t2”）?！敬鸢浮磕緣K滑行距離遠(yuǎn)近甲乙運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，動能越大>t1【詳解】（1）[1]物體動能的大小無法直接體驗，所以通過小球?qū)δ緣K做功的多少來體現(xiàn)小球動能的多少，即通過木塊被推動的距離來判斷小球動能的大小，所用方法為轉(zhuǎn)換法。（2）[2]超速是指汽車的質(zhì)量一定，速度越大，動能越大，所以應(yīng)選擇質(zhì)量相等、速度不同的小球進(jìn)行實驗，據(jù)此可知應(yīng)甲、乙兩圖進(jìn)行比較。（3）[3]在圖甲、丙中，小球的質(zhì)量不同，下滑的高度相同，小球下滑到斜面底端時的速度，若，這說明丙中小球?qū)δ緣K所做的功多，丙中小球的動能大，故結(jié)論為：物體速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大。（4）[4]鋼球滾下時，鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化為鋼球的動能，鋼球與木塊碰撞后繼續(xù)運動，鋼球的一部分動能轉(zhuǎn)化為木塊的動能，木塊克服摩擦力運動過程中，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以鋼球的動能大于木塊克服摩擦力所做的功，鋼球的動能是由鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化而來的，故開始時鋼球的重力勢能大于木塊克服摩擦力所做的功。（5）[5]在凸形滑道運動的物體，在運動到最高點的過程中，要將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，最高點的運動速度小于初速度；在下落過程中不計滑道的摩擦，機械能守恒，重力勢能再全部轉(zhuǎn)化為動能，末端的速度等于初速度；整個過程的平均速度小于初速度v；在凹形滑道運動的物體，在加速運動到最低點的過程中，要將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，最低點的運動速度大于初速度；在減速上升過程中不計滑道的摩擦，機械能守恒，動能再轉(zhuǎn)化為重力勢能，末端的速度等于初速度；整個過程的平均速度大于初速度v；因此在凸形滑道運動物體的平均速度小于在凹形滑道運動物體的平均速度，由可知，通過A滑道用的時間t1大于通過B滑道用的時間為t2。一、選擇題1．如圖，木塊以一定的速度滑過A、B點，到C點滑出下落至D點，A和B、C和D之間的垂直距離均為h。若忽略空氣阻力，則對木塊在運動過程中能量變化的分析，正確的是（）

A．D點與A點相比，動能增加，勢能減少，機械能不變B．A點到C點減少的重力勢能大于C點到D點減少的重力勢能C．B點的動能可能等于A點的動能，但一定大于C點的動能D．B點的動能可能等于D點的動能，但一定大于A點的動能【答案】C【詳解】A．D點與A點相比，高度減小，則重力勢能減少；由于接觸面可能存在摩擦，則部分機械能可能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能可能減小，故A錯誤；B．A和B、C和D之間的垂直距離均為h，則A點到C點減少的重力勢能等于C點到D點減少的重力勢能，故B錯誤；C．木塊以一定的速度滑過AB點，若AB是粗糙的，木塊可能進(jìn)行勻速直線運動，B點的動能可能等于A點的動能；BC段粗糙，木塊運動過程中會有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而B、C兩點高度相等，重力勢能相等，所以B點的動能大于C點的動能，故C正確；D．木塊從B到C，若木塊與地面有摩擦，則C處的動能小于B處的動能，從C到D，由于忽略空氣阻力，木塊的重力勢能減小，動能增加，故D點動能大于C點動能，但與A點的動能不確定，故D錯誤。故選C。2．如圖所示，用手將一重為G的鐵球緩慢放在一彈簧上，放手后，鐵球從A位置開始向下運動，到B位置速度達(dá)到最大，到達(dá)C位置小球的速度變?yōu)榱?。已知AC間的高度差為h，若整個過程中不計能量損耗，下列說法正確的是（）

A．從A位置到B位置鐵球的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能B．在此過程中彈簧的彈性勢能增加量為GhC．小球到達(dá)B點時；小球的重力大于彈簧的彈力，所以小球繼續(xù)下落D．B到C過程中彈簧的彈性勢能都由小球的重力勢能轉(zhuǎn)化而來【答案】B【詳解】A．從A位置到B位置的過程中，鐵球的重力勢能轉(zhuǎn)化成鐵球的動能和彈簧的彈性勢能，故A錯誤；B．鐵球在A位置時具有重力勢能、動能為零，彈簧無彈性勢能，鐵球在B位置時具有重力勢能、彈簧具有彈性勢能，由A位置到C位置的過程中，不計能量損失，由機械能守恒可得，在此過程中彈簧的彈性勢能增加量等于鐵球重力勢能的減少量，其大小為Gh，故B正確；C．鐵球到達(dá)B位置的瞬間，速度達(dá)到最大，此時為彈簧的原長，重力和彈力是一對平衡力，二者大小相等，故C錯誤；D．B到C過程中彈簧的彈性勢能都由小球的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化而來，故D錯誤。故選B。

3．如圖是滑雪運動的軌道。某運動員從高處A點由靜止滑下，經(jīng)過B點到達(dá)最低點，然后到達(dá)另一側(cè)與B點等高的C點時速度剛好為零。下列說法正確的是（）

A．從A點到O點的過程，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．從A點到O點的過程，動能不斷增大C．B點和C點的機械能相等D．從O點到C點的過程，機械能不斷增加【答案】B【詳解】AB．從A點到O點的過程，運動員的質(zhì)量不變，高度變小，速度變大，則重力勢能減少，動能增加，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故A錯誤，B正確；CD．運動員從A點由靜止下滑，到達(dá)C點時速度為0，A點和C點的動能為0，A點的重力勢能大，機械能等于動能和勢能之和，則A點的機械能大于C點的機械能，說明整個運動過程中機械能不守恒，一部分機械能因克服摩擦轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，整個過程中機械能不斷減小，因此B點的機械能大于C點的機械能，故CD錯誤。故選B。4．將小球水平拋出，其部分運動軌跡如圖所示，位置①和③離地高度相等。小球在運動過程中經(jīng)過M、N兩點，其動能和重力勢能的參數(shù)如圖所示，且M、N兩點分別為圖中“①”、“②”或“③”點中的某一點。則小球（）

A．經(jīng)過的M點就是“③”點 B．整個運動過程中，機械能是守恒的C．在M點的重力勢能大于在N點的 D．在N點的機械能為1000J【答案】A【詳解】B．根據(jù)小球水平拋出其部分運動軌跡可知，小球反彈起的最大高度越來越小，說明機械能越來越小，整個運動過程中，機械能是不守恒的，故B不符合題意；C．在M點時，由圖知，重力勢能占機械能的比為動能的3倍，因重力勢能為240J，故動能為80J，在M點時機械能為WM=240J+80J=320J在N點時，動能為200J，則重力勢能為故在M點的重力勢能240J小于在N點的重力勢能300J，故C不符合題意；D．在N點時的機械能為WN=200J+300J=500J故D不符合題意；A．因小球在M的重力勢能小于N點的重力勢能，根據(jù)影響重力勢能大小的因素，故N點的高度要高，已知位置①和③離地高度相等，故N點在②，小球在M點的機械能320J小于在N點的機械能500J，因機械能越來越小，故可知M點在③處。故A符合題意。故選A。5．蹦極是一項很受年輕人喜愛的運動項目，如圖是蹦極運動的簡化示意圖，彈性繩一端系在運動員雙腳上，另一端固定在跳臺O點。運動員由靜止開始自由下落，A點處彈性繩正好處于原長；B點處運動員受到的重力與彈性繩對運動員的拉力大小相等；C點處是蹦極運動員到達(dá)的最低點。（整個過程忽略空氣阻力，彈性繩的自重不計）下列說法正確的是（）

A．從O點到C點的過程中，運動員的機械能不變B．從A點到B點的過程中，運動員的動能不斷減小C．運動員在B點時動能最大D．運動員在C點時速度為0，處于平衡狀態(tài)【答案】C【詳解】A．O點到A點，運動員自由下落，其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，由于不計空氣阻力和彈性繩的自重，所以運動員的機械能不變；A點至C點運動員的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為繩的彈性勢能，運動員的機械能減小，故A錯誤；BC．A點到B點的過程中，重力大于彈性繩對運動員拉力，因此速度越來越大，動能越來越大；到達(dá)B時速度達(dá)到最大，動能最大，故B錯誤，C正確；D．到達(dá)C點速度為0，運動員受到的拉力大于自身重力，處于非平衡狀態(tài)，故D錯誤。故選C。6．如圖所示，將一根彈簧和一只質(zhì)量為的金屬球（球上有一直小孔）套在鐵架臺的金屬桿AB上面?，F(xiàn)將小球提到B端后松手，小球的高度隨時間變化的情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A．小球在過程中時刻機械能最大B．彈簧原來的長度為C．在過程中小球的動能先增大后減小，重力勢能的變化量小于動能變化量D．在、、三個時刻，小球的動能在時刻最大【答案】D【詳解】A．小球在B點時，重力勢能最大，松手后，小球運動過程中要克服空氣阻力和彈簧的阻力做功，消耗掉一部分機械能，因此小球在運動過程中機械能減小，在B點時機械能最大，故A錯誤；B．由圖可知當(dāng)彈力與重力平衡時，彈簧的長度為40cm，由于此時彈簧處于壓縮狀態(tài)，所以彈簧原來的長度應(yīng)大于40cm，故B錯誤；C．在過程中，小球向下做加速運動，動能逐漸增大，小球高度減小，重力勢能減小，在時刻之前，小球就與彈簧接觸，接觸后彈簧的形變程度增大，彈簧的彈性勢能增大，因此在過程中，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和彈簧的彈性勢能，因此小球重力勢能的變化量大于其動能變化量，故C錯誤；D．在、、三個時刻，小球的機械能逐漸減小，而三個時刻小球的重力勢能相等，因此在t1時刻小球的動能最大，故D正確。故選D。二、填空題7．如圖所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分別豎直向上和斜向上將同一小球拋出，不計空氣阻力。小球上升時，小球的能轉(zhuǎn)化為重力勢能；小球豎直向上、斜向上到達(dá)最高點時距水平地面的高度分別為h1和h2，速度為v1和v2；小球又下落到離地等高度時的速度大小分別為和，則h1h2，v1v2，（選填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】動大于小于等于【詳解】[1]在同一高度以大小相同的初速度v0分別豎直向上和斜向上將同一小球拋出，因質(zhì)量和拋出的速度相同，故小球的動能相同，不計空氣阻力，故機械能守恒。小球上升時，小球的高度變大，重力勢能變大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。[2][3]小球豎直向上運動到最高點時速度為0，動能為0；而小球斜向上到達(dá)最高點時速度不為0，故v1小于v2；小球斜向上到達(dá)最高點時有一定的動能，因機械能守恒，故豎直向上運動的小球運動到最高點時具有的重力勢能比斜向上運動的小球到達(dá)最高點時的重力勢能大，根據(jù)影響重力勢能的大小，故有h1大于h2。[4]小球又下落到離地等高度時重力勢能相等，因機械能守恒，故兩種情況下此時的動能相同，根據(jù)影響動能大小的因素，故速度相同，即等于。8．如圖，半徑為R的光滑圓環(huán)豎直放置，質(zhì)量為m的一個小球在其軌道內(nèi)運動，小球在最高點A時的速度，小球的機械能守恒，已知物體動能大小，重力勢能。（1）小球從最高點A運動到最低點C時，能轉(zhuǎn)化為能；（2）小球經(jīng)過最低點C時的速度vC＝m/s?！敬鸢浮恐亓輨印驹斀狻浚?）[1][2]小球從最高點A運動到最低點C時，小球的質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能變小；質(zhì)量不變，速度變大，動能變大；此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。（2）[3]小球從最高點運動到最低點的過程中機械能守恒，設(shè)小球到達(dá)最低點時的速度大小為vC，根據(jù)機械能守恒定律可知則解得9．“蹦極”是當(dāng)前在青年人中流行的一種驚險、刺激運動。跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運動。如圖所示是某運動員做蹦極運動的圖像（忽略空氣阻力），規(guī)定運動員速度方向向下為正，由該圖像可知在時間內(nèi)運動員能轉(zhuǎn)化為能，時刻彈性繩的彈性勢能最大，此時運動員的動能為J，時刻運動員受到的重力等于彈性繩的拉力，時刻運動員再次達(dá)到最高點。

【答案】重力勢動【詳解】[1][2]由圖可知，在時間內(nèi)運動員的速度越來越大，高度越來越小，而運動員質(zhì)量不變，其動能不斷增大，重力勢能不斷減小，故是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。[3]時刻是彈性繩自然伸直狀態(tài)，運動員繼續(xù)向下運動，彈性繩逐漸被拉長，彈性形變逐漸增大，彈性勢能不斷增大，時刻運動員到達(dá)最低點，此時彈性繩的彈性形變最大，彈性繩的彈性勢能最大。[4]時刻運動員到達(dá)最低點，此時運動員速度為0，不計空氣阻力，其所有的動能均轉(zhuǎn)化為勢能，故動能為0。[5]時刻以后，運動員向上運動，所受拉力逐漸減小，時刻是彈性繩自然伸直狀態(tài)，此時運動員受到的重力等于彈性繩的拉力。[6]時刻拉力逐漸增大，時刻時刻運動員速度為0，再次達(dá)到最高點。10．如圖，彈簧左端固定于豎直墻壁，右端與物塊M連接，置于粗糙水平面上，當(dāng)M位于O點時彈簧恰好不發(fā)生形變?，F(xiàn)將物塊M拉至Y處由靜止釋放，M向左最遠(yuǎn)可運動至X點。則物塊從Y點運動至X點的過程中，彈簧的彈性勢能的變化是（選填字母：A．一直變小、B．先逐漸變小后逐漸變大、C．先逐漸變大后逐漸變?。?，速度v隨位置s變化的圖像為。【答案】BB【詳解】[1]物塊M由Y點到O點的過程中，彈簧的彈性形變越來越小，則彈簧的彈性勢能越來越小；由O點運動到X點的過程中，彈簧的彈性形變越來越大，則彈簧的彈性勢能越來越大，所以，彈簧的彈性勢能先逐漸變小后逐漸變大，故AC不符合題意，B符合題意。故選B。[2]物塊M由Y點到O點的過程中，其受到向左的拉力和向右的摩擦力；開始一段時間內(nèi)拉力大于摩擦力，物塊向左做加速運動；在此過程中彈簧的形變程度變小，則物塊M受到的向左拉力變小，當(dāng)拉力小于摩擦力時，彈簧開始做減速運動；所以，物塊M速度最大的位置并不是在彈簧原長位置O點，而是在它運動到O點之前的某個位置；物塊由O點運動到X點的過程中，受到向右的彈力和摩擦力的共同作用，物塊做減速運動，到X點時速度變?yōu)?，所以物塊從Y點運動至X點的過程中，物塊的速度先變大后變小，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。三、實驗題11．小玲、小紅和小麗在操場上玩蕩秋千，小麗把小玲、小紅分別輕輕推了一下，細(xì)心的小麗發(fā)現(xiàn)，她倆往返擺動一次的時間幾乎一樣，那么秋千往返擺動一次的時間與哪些因素有關(guān)呢？三人對此問題進(jìn)行研究，提出了以下猜想：猜想1：秋千往返擺動一次所用的時間可能與人的質(zhì)量有關(guān)；猜想2：秋千往返擺動一次所用的時間可能與秋千的繩長有關(guān)；猜想3：秋千往返擺動一次所用的時間可能與秋千擺動時離開中心線的最大距離有關(guān)。為了驗證上述猜想，他們來到實驗室，找來刻度尺、秒表、細(xì)線、小球，依照物理學(xué)習(xí)中的科學(xué)方法，進(jìn)行了實驗探究，得到下表中的數(shù)據(jù)：實驗序號小球質(zhì)量m/g秋千的繩長L/m小球擺動距中心線最大距離s/m小球往返擺10次所用的時間t/s小球往返擺動1次所用的時間t′/s1200.80.1018.01.802201.00.1420.02.003201.20.1022.02.204301.00.1420.02.005301.00.1020.02.00請你通過分析回答以下問題：（1）當(dāng)選用實驗序號為2、4的兩組實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，是為了分析驗證上述三個猜想中的猜想；（2）為了驗證猜想3，應(yīng)選用實驗序號兩組實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析；（3）比較數(shù)據(jù)1和3，可以初步得出結(jié)論：秋千往返擺動一次的時間與有關(guān)；（4）在上述探究過程中，總要控制某些因素不變，而找出其中兩個因素的關(guān)系，這種科學(xué)方法叫做?！敬鸢浮?4和5秋千的繩長控制變量法【詳解】（1）[1]由表中2、4兩組實驗數(shù)據(jù)可知，繩長、小球擺動距中心線最大距離相同，小球的質(zhì)量不同，可以驗證秋千往返擺動一次所用的時間可能與人的質(zhì)量有關(guān)，故驗證猜想1。（2）[2]要驗證猜想3，秋千往返擺動一次所用的時間可能與秋千擺動時離開中心線最大距離有關(guān)時，應(yīng)控制小球質(zhì)量和繩子的長度相同，改變小球擺動時離開中心線最大距離，表中4、5兩組實驗數(shù)據(jù)符合要求。（3）[3]比較數(shù)據(jù)1和3知，小球的質(zhì)量相同、小球擺動時距中心線的最大距離相同，繩長不同，小球往復(fù)擺動的時間不同，故可以初步得出結(jié)論：秋千擺動一次的時間與繩長有關(guān)。（4）[4]由（1）（2）（3）的分析知，該實驗控制某些因素不變，所以利用的實驗研究方法是控制變量法。12．小華在觀看臺球比賽時發(fā)現(xiàn)：有時運動的白球去撞擊一個靜止的球后，白球會立即靜止在碰撞時的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原來的運動方向，以幾乎相同的速度向前運動，如圖甲所示。小華想：白球碰撞后立即靜止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度運動出去的嗎？通過了解和初步實驗，小靜發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)體積和質(zhì)量均相同的兩球，而且球心在同一直線上相碰時，才可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象．為進(jìn)一步探究，她設(shè)計了下述實驗方案：將一個兩端翹起、中間水平的軌道固定在水平桌面上，取兩個相同的臺球A、B，將B球靜置于軌道的水平部分，A球置于軌道左端斜面上某處，測出該點到水平桌面的高度h1，如圖乙所示，釋放A球，撞擊后，A球靜止，B球向前運動并沖上軌道右端斜面能到達(dá)的最高點，測出該點的高度h2．通過比較h2與h1的大小關(guān)系即可作出判斷。請你作答以下問題：（1）A球從斜面滑下的過程中，能轉(zhuǎn)化為動能；（2）B球由靜止變?yōu)檫\動是因為B球在碰撞中獲得了能；（3）若h2=h1，