第十一章 功和机械能（原卷版）
知识点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；
※注意：
①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；
②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应；
③功的单位“焦”（1牛 米=1焦）。
知识点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：
功率是表示物体做功快慢的物理量，一般采用下列三种办法比较大小：
（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。
知识点3：动能和势能
1、动能和势能的概念：
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）。
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）。
2、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。
知识点4：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。
考点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
【典例1】（2021 西乡塘区校级三模）下列实例中，力对物体没有做功的是（ ）
A．叉车向上举起货物 B．小林沿着斜面向上拉动物体
C．小明用力推箱子往前走 D．小欣背着书包上在水平路面上行走
【典例2】（2021 越秀区校级二模）如图所示，AB与BD为不同粗糙程度的水平路面。同一物体在水平拉力作用下沿直线运动，其中AC段物体做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．物体在CD段所受的摩擦力比BC段的大
B．BC段拉力F2对物体所做的功大于AB段F1对物体所做的功
C．BC段拉力F2对物体所做的功大于CD段拉力F3对物体所做的功
D．BC段中，物体克服摩擦力做功为WBC，CD段中，物体克服摩擦力做功为WCD，WBC、WCD的大小无法比较
【典例3】（2021 安徽模拟）如图所示，有一斜面长s＝10m，高h＝4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为200N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了300J的功，则推力F的大小F＝ N。
【典例4】（2021 东城区二模）小东利用如图所示器材，做“使用动滑轮是否省功”的实验。请将他的实验步骤补充完整并回答相应的问题。
（1）实验步骤：
①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力F1与高度h，根据公式W1＝ ，计算拉力所做的功W1；
②如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同高度h，记录拉力F2，计算拉力所做的功W2；
③比较W1和W2的大小关系，得出结论。
（2）该实验中W1和W2的大小关系应该是W1 W2（选填“＞”、“＝”或“＜”），其原因是 。
【典例5】（2021 岳池县模拟）一人借助绳子用桶从井里取水，已知桶的容积是5L，空桶的质量是1.2kg，忽略绳子的重力。（ρ水＝1.0×103kg/m3、g＝10N/kg）求：
（1）桶装满水后里面水的质量；
（2）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，这过程中绳子的拉力做的功？
考点2 功率
【典例6】（2021 锦江区模拟）关于功和功率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率大的机器，做功可能少 B．作用在物体上的力越大，对物体所做的功越多
C．省力越多的机械，功率越大 D．机器做功少，功率一定小
【典例7】（2021 黄岛二模）在平直高速公路上，甲、乙两车以不同的速度匀速行驶，若甲、乙两车牵引力的功率之比为2：3，牵引力之比为4：5，则甲、乙两车的速度之比为（ ）
A．8：15 B．15：8 C．6：5 D．5：6
【典例8】（2020 安徽一模）某机械的功率是5000W，表示的含义是 。
【典例9】（2021 四川模拟）某汽车以108km/h的速度匀速行驶6km。其发动机输出功率始终为60kW，问：
（1）汽车行驶时受到的牵引力是多大？
（2）汽车行驶期间发动机共做多少功？
（3）当汽车上坡，并保持5km/h的速度匀速行驶时，汽车的牵引力是多大？
【典例10】（2019 龙岩模拟）一名成年人心脏的功率约为1.5W，求：
（1）该成年人的心脏跳动1h做多少功？
（2）这些功可以把重1000N的水送到多高的地方？
考点3 动能和势能
【典例11】（2021 黄岛区二模）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上某处由静止释放，撞击斜面底部的木块，下列分析错误的是（ ）
A．实验中，是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小
B．利用甲、丙两图可以探究动能大小与质量的关系
C．乙、丙两图中，小球到达到水平面时，具有相同的速度
D．若水平面光滑且足够长，则木块运动后其动能保持不变
【典例12】（2021 遵化市模拟）小明在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁钉，三个铝块A、B和C（质量为mA＝mB＜mC），他做了如下实验：将铁钉插入泡沫的相同深度，分别将三个铝块由空中静止释放撞击铁钉，铁钉进入泡沫如图所示。
（1）在这个实验中，可以通过观察 来比较铝块重力势能的大小。
（2）甲、乙实验说明 ；比较 实验的情况，说明铝块位置相同时，质量越大，铝块的重力势能越大。
（3）分析上述实验，得出的结论是： ，它的重力势能越大。
【典例13】（2021 新野县三模）在学习了弹性势能的物理知识之后小丽想自己设计实验探究弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关，实验前她先提出了以下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。
为实验探究小丽准备了多根弹簧，还有小球、木块和长刻度尺.请你帮助小丽一起完成下面的实验。
（1）在验证猜想一时，小丽用同一根弹簧设计了如图甲、乙所示的实验。实验中弹性势能的大小可以间接比较 来实现，这里用到了研究方法叫 。
（2）为验证猜想二，需选用粗细 的两根弹簧，将两根弹簧压缩 （均填“相同”或“不同”）的长度，再让小球碰到同一位置的相同木块比较木块运动的距离来得出结论。
（3）如图丙所示，为更好地研究弹性势能与动能的之间的转化，小丽将弹簧的左端固定，右端连接小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中小球速度最大的位置是 （选填“a”“b”或“c”）。由a点运动到b点的过程中能量转化的过程是 。
【典例14】（2021 安徽模拟）小明在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置设计成如图所示。
（1）如图甲、乙所示，木板固定在水平面上，分别将两小球由静止开始释放，与放置在水平木板上的两个相同木块分别发生碰撞，观察木块被撞击的距离。图中错误的操作是 。
（2）小明改正了错误操作后，由静止释放两小球，发现图乙中的木块被撞击得较远，结论是 。
（3）将木块分别放在木板和纸板上，如图甲、丙所示，将质量均为m的小球拉至同一高度由静止释放撞击木块，木块在木板和纸板上运动的距离分别为s1、s2，测得s1＞s2，若木块在木板、纸板表面克服摩擦力做的功分别为W1、W2，则W1 （选填“＞”、“＜”或“＝”）W2。（不计空气阻力）
【典例15】（2021 佳木斯三模）机动车是大家都熟悉的交通工具，请回答与机动车有关的两个问题。
（1）我国交通法规定机动车上道行驶，不得超过限速标志标明的最高时速。请从动能角度解释为什么要这样规定？
（2）机动车上坡时，司机要减小车速，请从牵引力和速度关系的角度解释这是为什么？（机动车的功率一定）
考点4 机械能及其转化
【典例16】（2021 禄劝县模拟）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A点后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
C．被释放瞬间，小球所受重力等于弹簧的弹力
D．从A点向上运动过程中，重力势能转化为动能
【典例17】（2021 锡山区三模）今年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体成功着陆于火星。如图，天问一号探测器通过数次轨道调整，进入火星停泊轨道，在椭圆轨道上绕火星运动，从离火星较近的P点向离火星较远的Q点运动。该过程中天问一号（ ）
A．动能转化为势能 B．受到平衡力
C．相对火星静止 D．不受力作用
【典例18】（2021 息县模拟）如图所示，两个完全相同的小木块A和B分别沿高度相同、倾角不同的光滑斜面由顶端自由下滑，不计空气阻力，当两木块滑到斜面底端时的速度vA （选填“＞”、“＝”或“＜”）vB，你判断的依据是
。
【典例19】（2021 平顶山模拟）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时刚好速度为零，则接下来该球能够上升到右侧的最高位置在 （选填“OB”或“BC“）之间，理由是 。
【典例20】（2021 兴仁市二模）在雨后地面还是湿的时候，小明就去打篮球，他发现篮球落地后弹起，球上会有湿水印，篮球从更高处落下时，球上的湿水印更大，请从能量的角度进行解释。
一、选择题。
1．（2021 乌鲁木齐模拟）一名中学生跳绳时平均每分钟跳120次，那么跳绳2分钟克服重力做的功大约是这名同学爬几层楼克服重力做的功（ ）
A．1层 B．2层 C．4层 D．8层
2．（2021 建华区三模）马拉着质量是2000kg的车在水平路上前进400米，马的水平拉力做了3×105J的功，则马的水平拉力是（ ）
A．500N B．20000N C．750N D．800N
3．（2021 路南区二模）分析和推理是学习中常用的方法，下列推理正确的是（ ）
A．使用机械可以省力或省距离，则使用机械可以省功
B．同种元素的原子质子数相同，质子数相同的粒子一定是同种元素
C．中和反应生成盐和水，所以有盐和水生成的反应一定属于中和反应
D．力是改变物体运动状态的原因，则当物体运动状态发生变化时一定受到力的作用
4．（2021 广陵区校级三模）两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）—时间（t）图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（ ）
A．两次物体运动的速度：v1＜v2 B．0﹣6s，两次拉力对物体做功的功率：P1＜P2
C．两次物体所受的拉力：F1＜F2 D．0﹣6s，两次拉力对物体所做的功：W1＞W2
5．（2021春 确山县期末）汽车驶上陡坡时，驾驶员通常要进行调换挡位操作，以减小汽车的行驶速度。这样做的根本目的是（ ）
A．省油 B．安全 C．增大摩擦 D．增大爬坡的牵引力
6．（2021 济南模拟）如图所示，在商场里，小东和妈妈正乘坐自动扶梯匀速下楼。此过程中，他的（ ）
A．动能减小 B．动能增加 C．重力势能减小 D．重力势能增加
7．（2021 长春模拟）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，带来很大的社会危害，高处的物体具有较大的（ ）
A．高度 B．重力 C．重力势能 D．动能
8．（2021 海城市模拟）如图所示，先用绳子把一个铁球悬挂起来，然后女孩把铁球贴近自己的鼻子，稳定后松手，头部保持不动，铁球向前摆去又摆回来，直到最后停下。下列说法正确的是（ ）
A．铁球摆回后能碰到鼻子
B．铁球的机械能始终不变
C．铁球第一次摆动到最低点时，动能最大
D．铁球下降过程中，重力势能全部转化为动能
二、填空题。
9．（2021 长沙三模）林林周末在超市购物时，用30N的水平推力使重200N的超市购物车在水平路面上前进了12m，松手后，购物车又向前运动了1m才停下，在此过程中他做的功是 J，购物车重力做的功是 J。
10．（2021 揭东区二模）小强同学在踢足球时，用力踢向足球，足球受力后腾空而起，如图所示，球离开脚后能在空中继续飞行，是由于足球具有 ，此过程，脚对足球 做功（选填“有”或“没有”）；若足球运动到最高处时所有的力全部都消失，足球将 （选填“保持静止”、“做匀速直线运动”或“竖直向下加速运动”）。
11．（2021 大观区校级二模）近几年来，共享单车为人们的出行带来了很大方便。一辆共享电动车在平直的公路上以18km/h的速度匀速行驶时，电机输出功率为150W时，则此时该车所受的阻力是 N。
12．（2020 无锡模拟）我们可以用两种方法来比较物体做功的快慢。如图是挖掘机和人同时开始工作到某时刻的情形，你认为 方式做功较快，理由是 。
13．（2020 吉安二模）小明同学两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）﹣时间（t）图象如图所示，根据图象，则两次物体所受的拉力F1 F2；两次拉力对物体做功的功率P1 P2（均选填“＞”、“＝”或“＜”）。
14．（2021 丰润区一模）在抗击新冠肺炎疫情期间，无人机发挥了很大作用。当无人机载物起飞加速升空时，它的重力势能 （填“增大”、“减小”或“不变”），无人机升力的获得是利用 。
15．（2021 淮安二模）如图所示，用弹簧测力计拉着木块，沿水平桌面做匀速运动，增大拉力，木块所受摩擦力 （选填“变大”、“不变”或“变小”），木块的动能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
16．（2021 丹阳市二模）让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从a运动到c的过程中，在 点重力势能最大，当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于 状态（选填“平衡”或“非平衡”），b点时小球速度最大，则小球的重力为 N（不计空气阻力）。
17．（2021 东丽区一模）如图所示，滚摆从位置a静止释放，下降经过位置b，继续下降，再到达最低点c，滚摆在这一过程中 能转化为 能。
三、实验探究题。
18．（2021 东台市校级模拟）小明用a、b两球探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，如图所示。已知ma＜mb。
（1）实验时让小球从斜面的某一高度由 释放，撞击水平面上的木块，通过观察 来比较动能大小。
（2）对比甲图和乙图，可得到的结论是 。
（3）乙图和丙图探究的问题是： 。
（4）同组的小华用c球又进行了实验，如图丁，对比乙图和丁图所示实验，可以判断出
球的质量大，理由是 。
19．（2021 宁陵县二模）小蕊为了探究物体动能、重力势能的大小与哪些因素有关，做了如下实验：
（1）如图甲所示，实验中是通过 判断钢球动能的大小，下列实验中所用的研究方法与此不相同的是 。
A.根据温度计中液柱上升的高度来反映物体温度的高低
B.研究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度相同
C.利用弹簧形变的程度来反映力的大小
D.利用电流表指针偏转的幅度大小来表示所测量电流的大小
（2）由图象可得出结论：物体质量一定， 越大，动能越大；若要研究物体动能与质量的关系，则需将不同质量的物体从斜面 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，并观察记录。
（3）探究影响重力势能大小的因素时，小蕊用A、B、C三个物块从一定高度下落后打在三个相同的桩上，得到了如图乙所示的现象。分析可知 物块的重力势能最大。若mA＝mB＜mC，A、C两物块下落高度相等，请在图乙虚线框内画出B物块的大致位置。
四、解答题。
20．（2020 成都模拟）晓强同学骑自行车上学，他在平直公路上6min内匀速行驶了1800m，若他骑行时的牵引力恒为60N，求：
（1）这段时间他骑行的速度；
（2）这段时间他克服阻力做的功。第十一章 功和机械能（解析版）
知识点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；
※注意：
①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；
②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应；
③功的单位“焦”（1牛 米=1焦）。
知识点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：
功率是表示物体做功快慢的物理量，一般采用下列三种办法比较大小：
（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。
知识点3：动能和势能
1、动能和势能的概念：
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）。
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）。
2、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。
知识点4：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。
考点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
【典例1】（2021 西乡塘区校级三模）下列实例中，力对物体没有做功的是（ ）
A．叉车向上举起货物
B．小林沿着斜面向上拉动物体
C．小明用力推箱子往前走
D．小欣背着书包上在水平路面上行走
【分析】D。
【分析】做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。
【解答】解：A、叉车向上举起货物，对物体施加了力，在力的方向上移动了距离，故叉车对货物做了功，故A不符合题意；
B、小林沿着斜面向上拉动物体，小红给物体一个作用力，在力的方向移动了距离，故小林对物体做了功，故B不符合题意；
C、小明用力推箱子往前走，小明对箱子施加了力，箱子在力的方向上移动了距离，故小明对物体做了功，故C不符合题意；
D、小欣背游书包上在水平路面上行走，竖直方向上有力作用但没有移动距离，水平方向上移动距离但没有作用力，所以力没有对物体做功，故D符合题意。
故选：D。
【典例2】（2021 越秀区校级二模）如图所示，AB与BD为不同粗糙程度的水平路面。同一物体在水平拉力作用下沿直线运动，其中AC段物体做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．物体在CD段所受的摩擦力比BC段的大
B．BC段拉力F2对物体所做的功大于AB段F1对物体所做的功
C．BC段拉力F2对物体所做的功大于CD段拉力F3对物体所做的功
D．BC段中，物体克服摩擦力做功为WBC，CD段中，物体克服摩擦力做功为WCD，WBC、WCD的大小无法比较
【分析】C。
【分析】（1）首先根据二力平衡知识判断出摩擦力的大小；掌握影响摩擦力大小的因素：压力大小和接触面的粗糙程度，根据影响因素判断摩擦力的变化情况。
（2）根据W＝Fs计算力做的功，然后再分别比较功的大小，注意分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；公式中的s 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。
【解答】解：A、同一物体在CD段和BC段对水平路面压力相同，且CD段和BC段的粗糙程度相同，所以物体在CD段所受的摩擦力和BC段所受的摩擦力一样大，故A错误；
B、BC段拉力F2对物体所做的功为：W2＝sF2sBC＝2N×6m＝12J，AB段拉力F1对物体做的功为：W1＝F1sAB＝3N×4m＝12J，所以BC段拉力F2对物体所做的功等于AB段F1对物体所做的功，故B错误；
C、由图可知，CD段的拉力F3＝2.8N，CD段拉力F3对物体所做的功为：W3＝F3sCD＝2.8N×4m＝11.2J，所以BC段拉力F2对物体所做的功大于CD段拉力F3对物体所做的功，故C正确；
D、物体在BC段做匀速直线运动，所以物体克服摩擦力做功为WBC＝W2＝12J，CD段中，物体克服摩擦力做功为：WCD＝fsCD＝2N×4m＝8J，WBC、WCD的大小可以比较，故D错误。
故选：C。
【典例3】（2021 安徽模拟）如图所示，有一斜面长s＝10m，高h＝4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为200N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了300J的功，则推力F的大小F＝ 110 N。
【分析】110。
【分析】用W＝Gh计算克服重力所做得功，根据W总＝W+W额计算总功，即推力F做的功，最后根据W＝Fs计算推力的大小。
【解答】解：克服物体重力做的功为：W＝Gh＝200N×4m＝800J，
所以拉力做的功为：W总＝W额+W＝300J+800J＝1100J，
拉力的大小为：F＝＝110N。
故答案为：110。
【典例4】（2021 东城区二模）小东利用如图所示器材，做“使用动滑轮是否省功”的实验。请将他的实验步骤补充完整并回答相应的问题。
（1）实验步骤：
①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力F1与高度h，根据公式W1＝ F1h ，计算拉力所做的功W1；
②如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同高度h，记录拉力F2，计算拉力所做的功W2；
③比较W1和W2的大小关系，得出结论。
（2）该实验中W1和W2的大小关系应该是W1 ＜ W2（选填“＞”、“＝”或“＜”），其原因是 在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功 。
【分析】（1）F1h；（2）＜；在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功。
【分析】（1）拉力做功的计算公式是W＝Fs；
（2）使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功，据此分析。
【解答】解：（1）用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力与高度F1、h，根据W＝Fs可知，W1＝F1h；
（2）通过对比两次所做的功可知，W1＜W2，其原因是，在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功，所做的总功要大于只提升物体所做的功。
故答案为：（1）F1h；（2）＜；在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功。
【典例5】（2021 岳池县模拟）一人借助绳子用桶从井里取水，已知桶的容积是5L，空桶的质量是1.2kg，忽略绳子的重力。（ρ水＝1.0×103kg/m3、g＝10N/kg）求：
（1）桶装满水后里面水的质量；
（2）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，这过程中绳子的拉力做的功？
【分析】（1）由密度公式变形，m＝ρV可求质量；
（2）绳子的拉力做的功等于提升一桶水和桶做的功，根据W＝G总h可求成功的大小。
【解答】解：（1）由ρ＝可得，装满水后水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×5×10﹣3m3＝5kg；
（2）水桶匀速直线上升时，绳子对桶的拉力与桶和水的总重力平衡，大小相等，绳子的拉力做的功：W＝Fs＝G总h＝（m桶+m）gh＝（1.2kg+5kg）×10N/kg×5m＝310J。
答：（1）装满水后水的质量是5kg；
（2）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，绳子的拉力做的功是310J。
考点2 功率
【典例6】（2021 锦江区模拟）关于功和功率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率大的机器，做功可能少
B．作用在物体上的力越大，对物体所做的功越多
C．省力越多的机械，功率越大
D．机器做功少，功率一定小
【分析】A。
【分析】（1）功率是单位时间内做功的多少，是表示物体做功快慢的物理量，功率的大小与做功多少和所用时间都有关系；
（2）功等于力与力方向上的距离的乘积，做功多少与力的大小和在力的方向上移动的距离都有关。
【解答】解：A.做功时间未知，由W＝Pt可知，功率大的机器，做功可能少，故A正确；
B.作用在物体上的力越大，对物体所做的功不一定越多，因为在力方向上的距离不明确，故B错误；
C.功率的大小与机械的省力情况无关，做功越快，功率越大，但不一定越省力，故C错误；
D.做功时间未知，由可知，机器做功少，功率不一定小，故D错误。
故选：A。
【典例7】（2021 黄岛区二模）在平直高速公路上，甲、乙两车以不同的速度匀速行驶，若甲、乙两车牵引力的功率之比为2：3，牵引力之比为4：5，则甲、乙两车的速度之比为（ ）
A．8：15 B．15：8 C．6：5 D．5：6
【分析】D。
【分析】已知甲、乙两辆汽车的牵引力的功率之比和牵引力之比，利用公式P＝＝＝Fv分析两辆汽车速度之比。
【解答】解：根据P＝＝＝Fv可知，v＝，
甲、乙两车的速度之比为：
＝＝×＝×＝＝5：6。
故选：D。
【典例8】（2020 安徽一模）某机械的功率是5000W，表示的含义是 该机械1s内做5000J的功 。
【分析】该机械1s内做5000J的功。
【分析】功率是指单位时间内做功的多少，同时可以反映了该机械做功的快慢。
【解答】解：由功率的定义可知，功率为5000W的机械表示该机械1s内做5000J的功。
故答案为：该机械1s内做5000J的功。
【典例9】（2021 四川模拟）某汽车以108km/h的速度匀速行驶6km。其发动机输出功率始终为60kW，问：
（1）汽车行驶时受到的牵引力是多大？
（2）汽车行驶期间发动机共做多少功？
（3）当汽车上坡，并保持5km/h的速度匀速行驶时，汽车的牵引力是多大？
【分析】（1）知道汽车行驶的速度和发动机输出功率，根据P＝＝＝Fv求出汽车行驶时受到的牵引力；
（2）根据W＝Fs求出汽车行驶期间发动机共做的功；
（3）当汽车上坡，并保持5km/h的速度匀速行驶时，根据P＝＝＝Fv求出汽车的牵引力。
【解答】解：（1）汽车行驶的速度：
v＝108km/h＝30m/s，
由P＝＝＝Fv可得，汽车行驶时受到的牵引力：
F＝＝＝2×103N；
（2）汽车行驶期间发动机共做的功：
W＝Fs＝2×103N×6×103m＝1.2×107J；
（3）当汽车上坡时匀速行驶的速度：
v′＝5km/h＝m/s，
汽车的牵引力：
F′＝＝＝4.32×104N。
答：（1）汽车行驶时受到的牵引力是2×103N；
（2）汽车行驶期间发动机共做的功为1.2×107J；
（3）当汽车上坡，并保持5km/h的速度匀速行驶时，汽车的牵引力是4.32×104N。
【典例10】（2019 龙岩模拟）一名成年人心脏的功率约为1.5W，求：
（1）该成年人的心脏跳动1h做多少功？
（2）这些功可以把重1000N的水送到多高的地方？
【分析】知道心脏的功率和做功时间，利用P＝求心脏做功多少；若用这些功提升水，知道水的重力，利用W＝Gh求提升高度。
【解答】解：根据P＝可得，该成年人的心脏跳动1h做的功：
W＝Pt＝1.5W×1×3600s＝5.4×103J；
根据W＝Gh可得，用这些功提升水的高度：
h＝＝＝5.4m。
答：（1）该成年人的心脏跳动10h做功5.4×103J；
（2）这些功可以把重1000N的水送到5.4m高的地方。
考点3 动能和势能
【典例11】（2021 黄岛区二模）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上某处由静止释放，撞击斜面底部的木块，下列分析错误的是（ ）
A．实验中，是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小
B．利用甲、丙两图可以探究动能大小与质量的关系
C．乙、丙两图中，小球到达到水平面时，具有相同的速度
D．若水平面光滑且足够长，则木块运动后其动能保持不变
【分析】B。
【分析】（1）根据转换法分析；
（2）（3）动能的大小与物体的质量和物体的速度有关，同一小球是质量不变，研究动能与速度的关系，同一小球不同高度滚下到水平面速度不同；探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，质量不同；
（4）运动的物体不受力时，物体将做匀速直线运动。
【解答】解：
A、根据转换法可知，实验中是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小，木块移动的距离越大，表明小球的动能越大，故A正确；
B、甲、丙两图中小球的质量不同，下落的高度不同，所以无法探究动能大小与质量的关系，故B错误；
C、乙、丙两图中，小球下落的高度是相同的，则小球到达到水平面时，具有相同的速度，故C正确；
D、若水平面光滑且足够长，运动的木块将做匀速直线运动，其动能保持不变，故D正确。
故选：B。
【典例12】（2021 遵化市模拟）小明在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁钉，三个铝块A、B和C（质量为mA＝mB＜mC），他做了如下实验：将铁钉插入泡沫的相同深度，分别将三个铝块由空中静止释放撞击铁钉，铁钉进入泡沫如图所示。
（1）在这个实验中，可以通过观察 铁钉插入泡沫的深度 来比较铝块重力势能的大小。
（2）甲、乙实验说明 在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大 ；比较 甲、丙 实验的情况，说明铝块位置相同时，质量越大，铝块的重力势能越大。
（3）分析上述实验，得出的结论是： 物体的高度越高、质量越大 ，它的重力势能越大。
【分析】（1）铁钉插入泡沫的深度；（2）在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；甲、丙；（3）物体的高度越高、质量越大。
【分析】（1）实验中用铁钉插入泡沫的深度来反映重力势能大小，铁钉陷入越深，铝块重力势能越大；
（2）（3）重力势能跟质量和被举的高度有关，探究重力势能跟质量关系时，控制被举的高度相同；探究重力势能跟被举高度关系时，控制质量相同；根据图片中的信息得出结论。
【解答】解：（1）本实验中铝块重力势能的大小无法直接观察，我们是通过观察比较铁钉插入泡沫的深度来间接比较的，这是转换法的应用；
（2）甲、乙实验中，两铝块质量相同，铝块被举的越高，铁钉插入泡沫的深度越深，重力势能越大，所以得到的结论是：在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；
探究重力势能的大小与质量的关系时，需要控制下落的高度相同，铝块的质量不同，故需要对比甲、丙两次实验；
（3）分析上述实验可知，物体的高度越高、质量越大，它的重力势能越大。
故答案为：（1）铁钉插入泡沫的深度；（2）在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；甲、丙；（3）物体的高度越高、质量越大。
【典例13】（2021 新野县三模）在学习了弹性势能的物理知识之后小丽想自己设计实验探究弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关，实验前她先提出了以下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。
为实验探究小丽准备了多根弹簧，还有小球、木块和长刻度尺.请你帮助小丽一起完成下面的实验。
（1）在验证猜想一时，小丽用同一根弹簧设计了如图甲、乙所示的实验。实验中弹性势能的大小可以间接比较 木块被推动的距离 来实现，这里用到了研究方法叫 转换法 。
（2）为验证猜想二，需选用粗细 不同 的两根弹簧，将两根弹簧压缩 相同 （均填“相同”或“不同”）的长度，再让小球碰到同一位置的相同木块比较木块运动的距离来得出结论。
（3）如图丙所示，为更好地研究弹性势能与动能的之间的转化，小丽将弹簧的左端固定，右端连接小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中小球速度最大的位置是 b （选填“a”“b”或“c”）。由a点运动到b点的过程中能量转化的过程是 弹性势能转化为动能 。
【分析】（1）木块被推动的距离；转换法；（2）不同；相同；（3）b；弹性势能转化为动能。
【分析】（1）木块被推动的距离越远，则表明弹簧的弹性势能越大；
（2）探究弹性势能的大小与弹簧的粗细有关时，应控制弹簧的形变是相同，粗细不同；
（3）由于接触面时光滑的，所以不存在摩擦，此时弹性势能与小球的动能的和保持不变，据此分析。
【解答】解：（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，该实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫转换法；
（2）探究弹性势能的大小与弹簧的粗细有关时，同一根弹簧的形变是相同，粗细不同，故应选用粗细不同的两根弹簧，将两根弹簧压缩相同的长度；
（3）由于接触面时光滑的，所以不存在摩擦，此时弹性势能与小球的动能的和保持不变，当动能最大时，弹性势能是最小的，当弹簧位于b点时处于原长状态，此时弹性势能最小，故此时的动能是最大的；
由a点运动到b点的过程中弹性势能减小，动能增大，故是将弹性势能转化为动能。
故答案为：（1）木块被推动的距离；转换法；（2）不同；相同；（3）b；弹性势能转化为动能。
【典例14】（2021 安徽模拟）小明在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置设计成如图所示。
（1）如图甲、乙所示，木板固定在水平面上，分别将两小球由静止开始释放，与放置在水平木板上的两个相同木块分别发生碰撞，观察木块被撞击的距离。图中错误的操作是 两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同 。
（2）小明改正了错误操作后，由静止释放两小球，发现图乙中的木块被撞击得较远，结论是 在速度相同的情况下，质量越大，动能越大 。
（3）将木块分别放在木板和纸板上，如图甲、丙所示，将质量均为m的小球拉至同一高度由静止释放撞击木块，木块在木板和纸板上运动的距离分别为s1、s2，测得s1＞s2，若木块在木板、纸板表面克服摩擦力做的功分别为W1、W2，则W1 ＝ （选填“＞”、“＜”或“＝”）W2。（不计空气阻力）
【分析】（1）两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同；（2）在速度相同的情况下，质量越大，动能越大；（3）＝。
【分析】（1）（2）因为动能大小与质量和速度有关，若探究动能与质量的关系，根据控制变量法，要保证质量不同而速度相同，让不同质量的两个小球从同一高度释放就是为了使小球到水平面时速度相同；
（3）直接比较木块在两个表面上克服摩擦力做功是否相等不好确定，可根据重力势能大小关系及能量的转化分析。
【解答】解：（1）小球撞击木块，通过比较木块在木板上滑行的距离来比较动能大小，距离越远，动能越大，图中错误的操作是两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同；
（2）乙图木块滑出的远些，则小球的动能大，可以得出结论：在速度相同的情况下，质量越大，动能越大；
（3）让同一小球由同一高度由静止释放，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，撞击前的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在两个表面克服摩擦力做功相同，即W1＝W2。故答案为：（1）两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同；（2）在速度相同的情况下，质量越大，动能越大；（3）＝。
【典例15】（2021 佳木斯三模）机动车是大家都熟悉的交通工具，请回答与机动车有关的两个问题。
（1）我国交通法规定机动车上道行驶，不得超过限速标志标明的最高时速。请从动能角度解释为什么要这样规定？
（2）机动车上坡时，司机要减小车速，请从牵引力和速度关系的角度解释这是为什么？（机动车的功率一定）
【分析】（1）影响动能大小的因素是质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大，对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低。
（2）对于汽车来说，其最大功率是一定的，由P＝Fv可知，只有减小速度，才能得到更大的牵引力，更有利于上坡；
【解答】解：（1）机动车的质量一定时，速度越大，机动车具有的动能越大，机动车的动能越大，它能做的功就越多，发生交通事故时造成的损失就越大，所以对机动车的行驶速度要进行限制。
（2）由公式P＝Fv可知，汽车的功率一定时，减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力，故机动车上坡时，司机要减小车速。
故答案为：机动车的质量一定时，速度越大，机动车具有的动能越大，机动车的动能越大，它能做的功就越多，发生交通事故时造成的损失就越大；汽车的功率一定时，减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力。
考点4 机械能及其转化
【典例16】（2021 禄劝县模拟）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A点后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
C．被释放瞬间，小球所受重力等于弹簧的弹力
D．从A点向上运动过程中，重力势能转化为动能
【分析】B。
【分析】（1）分析物体受到的力，结合其运动状态，可判断物体是否受平衡力作用。
（2）（4）小球从A点向上运动过程中，分为小球到达O点前和离开O点后两个阶段分析讨论；
（3）根据小球被释放后的运动状态判断重力和弹力的大小关系。
【解答】解：
A、不计空气阻力，小球在最高点时只受重力的作用，所以小球受到的力不是平衡力，故A错误；
B、不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力；开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小；当离开O点后，小球只受重力作用，重力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小；由此可知，整个向上运动的过程中，小球的速度先增大后减小，故B正确；
C、小球被释放后会加速向上运动，则被释放瞬间，小球所受重力小于弹簧的弹力，故C错误；
D、从A点向上运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能和动能，从O点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，所以小球的动能减小，重力势能增加，则该过程中是动能转化为重力势能，故D错误。
故选：B。
【典例17】（2021 锡山区三模）今年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体成功着陆于火星。如图，天问一号探测器通过数次轨道调整，进入火星停泊轨道，在椭圆轨道上绕火星运动，从离火星较近的P点向离火星较远的Q点运动。该过程中天问一号（ ）
A．动能转化为势能 B．受到平衡力
C．相对火星静止 D．不受力作用
【分析】A。
【分析】（1）动能和势能之间可以相互转化，判断是哪种能量转化成了另一种能量的方法是：能量减少的转化为能量增大的；
（2）处于平衡状态的物体受到的力是平衡力，属于非平衡状态的物体受到的力是非平衡力；
（3）在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则静止；
（4）天问一号在火星上受到火星对它的吸引力。
【解答】解：A、从离火星较近的P点向离火星较远的Q点运动的过程中，天问一号与火星的相对高度变大，重力势能增大，由于太空中没有大气，天问一号的机械能守恒，所以其动能转化为势能，故A正确；
B、从离火星较近的P点向离火星较远的Q点运动的过程中，天问一号的运动方向不断变化，处于非平衡状态，所以受到非平衡力的作用，故B错误；
C、从离火星较近的P点向离火星较远的Q点运动的过程中，天问一号相对于火星之间的位置不断发生变化，所以天问一号相对于火星是运动的，故C错误；
D、从离火星较近的P点向离火星较远的Q点运动的过程中，天问一号受到火星对它的吸引力，故D错误。
故选：A。
【典例18】（2021 息县模拟）如图所示，两个完全相同的小木块A和B分别沿高度相同、倾角不同的光滑斜面由顶端自由下滑，不计空气阻力，当两木块滑到斜面底端时的速度vA ＝ （选填“＞”、“＝”或“＜”）vB，你判断的依据是 A和B的质量相同，高度相同，重力势能相同；由于机械能守恒，到达底端时，重力势能全部转化为动能，所以动能的大小相同，由于质量相同，所以速度相同 。
【分析】＝；A和B的质量相同，高度相同，重力势能相同；由于机械能守恒，到达底端时，重力势能全部转化为动能，所以动能的大小相同，由于质量相同，所以速度相同。
【分析】重力势能的大小与质量、高度有关，动能的大小与质量、速度有关；根据重力势能和动能的相互转化分析。
【解答】解：两个完全相同的小木块A和B分别沿高度相同、倾角不同的光滑斜面由顶端自由下滑，不计空气阻力，机械能是守恒的；开始时，A和B的质量相同，高度相同，重力势能相同；由于机械能守恒，到达底端时，重力势能全部转化为动能，所以动能的大小相同，由于质量相同，所以速度相同。
故答案为：＝；A和B的质量相同，高度相同，重力势能相同；由于机械能守恒，到达底端时，重力势能全部转化为动能，所以动能的大小相同，由于质量相同，所以速度相同。
【典例19】（2021 平顶山模拟）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时刚好速度为零，则接下来该球能够上升到右侧的最高位置在 OB （选填“OB”或“BC“）之间，理由是 钢球运动过程中，机械能逐渐变小 。
【分析】OB；钢球运动过程中，机械能逐渐变小。
【分析】钢球在运动的过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能会逐渐减小，据此分析。
【解答】解：钢球从左侧向右运动时，由于轨道是粗糙的，存在摩擦，钢球的一部分机械能会转化为内能，使得钢球的机械能变小；
上升到右侧的最高位置时，动能为0，重力势能要小于A点的重力势能，即要低于A的高度，所以球能够上升到右侧的最高位置在OB之间。
故答案为：OB；钢球运动过程中，机械能逐渐变小。
【典例20】（2021 兴仁市二模）在雨后地面还是湿的时候，小明就去打篮球，他发现篮球落地后弹起，球上会有湿水印，篮球从更高处落下时，球上的湿水印更大，请从能量的角度进行解释。
【分析】篮球从更高处落下时，篮球的重力势能更大，转化为的动能更多，篮球撞击地面时篮球的弹性势能更大，发生的形变程度更大，据此判断球上的湿水印大小。
【解答】答：篮球从高处落下时，篮球的重力势能转化为动能，篮球接触地面时，篮球的动能转化为篮球的弹性势能；篮球从更高处落下时，篮球的重力势能越大，转化为的动能越多，篮球撞击地面时篮球的弹性势能越大，发生的形变程度越大，故球上的湿水印更大。
一、选择题。
1．（2021 乌鲁木齐模拟）一名中学生跳绳时平均每分钟跳120次，那么跳绳2分钟克服重力做的功大约是这名同学爬几层楼克服重力做的功（ ）
A．1层 B．2层 C．4层 D．8层
【分析】C。
【分析】估计中学生的质量和跳绳重心每次上升的高度，利用重力公式求其重力，再利用W＝Gh求跳起一次克服重力做的功；进一步计算2分钟做的总功，估计一层楼的高度，根据做功公式计算爬一层楼克服重力做的功，进一步计算楼的层数。
【解答】解：中学生的质量大约是50kg，跳绳重心每次上升的高度大约为5cm，
中学生的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
跳1次克服重力做功：W1＝Gh＝500N×0.05m＝25J；
跳120次克服重力做功：W＝120×W1＝120×25J＝3000J，
跳绳2分钟克服重力做的功：W0＝2W＝2×3000J＝6000J，
一层楼高约3m，爬一层楼克服重力做的功：W′＝Gh′＝500N×3m＝1500J，
楼的层数：n＝＝＝4。
故选：C。
2．（2021 建华区三模）马拉着质量是2000kg的车在水平路上前进400米，马的水平拉力做了3×105J的功，则马的水平拉力是（ ）
A．500N B．20000N C．750N D．800N
【分析】C。
【分析】根据W＝Fs求出马的水平拉力。
【解答】解：由W＝Fs可得，马的水平拉力：
F＝＝＝750N。
故选：C。
3．（2021 路南区二模）分析和推理是学习中常用的方法，下列推理正确的是（ ）
A．使用机械可以省力或省距离，则使用机械可以省功
B．同种元素的原子质子数相同，质子数相同的粒子一定是同种元素
C．中和反应生成盐和水，所以有盐和水生成的反应一定属于中和反应
D．力是改变物体运动状态的原因，则当物体运动状态发生变化时一定受到力的作用
【分析】D。
【分析】（1）根据功的原理：使用任何机械都不省功解答；（2）质子数相同的粒子可能是原子、分子或离子，进行分析判断；（3）中和反应是酸与碱生成盐和水的反应；（4）物体受非平衡力作用时，其运动状态会发生变化，体现在速度大小及方向的变化。
【解答】解：A、使用机械或省力，或省距离，但是就是不能省功，故A错误；
B、同种元素的原子质子数相同，但质子数相同的粒子不一定是同种元素，如水分子和氖原子，故B错误；
C、中和反应一定有盐和水的生成，但生成盐和水的反应却不一定酸和碱的反应，例如二氧化碳和氢氧化钠反应生成盐和水，但二氧化碳是非金属氧化物，故C错误；
D、力是改变物体运动状态的原因；物体运动状态改变时，一定受到力的作用，且是非平衡力的作用；故D正确。
故选：D。
4．（2021 广陵区校级三模）两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）—时间（t）图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（ ）
A．两次物体运动的速度：v1＜v2
B．0﹣6s，两次拉力对物体做功的功率：P1＜P2
C．两次物体所受的拉力：F1＜F2
D．0﹣6s，两次拉力对物体所做的功：W1＞W2
【分析】D。
【分析】（1）比较相同时间内物体两次通过的路程，或者比较物体通过相同路程两次所用时间得出速度的大小；
（2）根据力的平衡和摩擦力大小的影响因素分析两次物体所受的拉力的大小；
（3）从图中得出0﹣6s物体两次通过的路程的大小关系，然后利用W＝Fs分析两次拉力对物体所做的功的大小；
（4）知道做功大小，利用P＝可分析两次拉力对物体做功的功率大小。
【解答】解：A、由图象可知，在相同时间内，物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，所以v1＞v2，故A错误；
C、同一物体重力相等，对水平面的压力相等，在同一水平面接触面的粗糙程度相同，因此两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等，由于物体做匀速直线运动，所受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以两次物体所受的拉力F1＝F2＝f，故C错误；
D、由图象可知，0﹣6s物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，又因为F1＝F2，根据W＝Fs可得，0﹣6s两次拉力对物体所做的功W1＞W2，故D正确；
B、0﹣6s两次拉力对物体所做的功W1＞W2，时间相同，由P＝可得0﹣6s两次拉力对物体做功的功率P1＞P2，故B错误。
故选：D。
5．（2021春 确山县期末）汽车驶上陡坡时，驾驶员通常要进行调换挡位操作，以减小汽车的行驶速度。这样做的根本目的是（ ）
A．省油 B．安全
C．增大摩擦 D．增大爬坡的牵引力
【分析】D。
【分析】此题是考查功率的变形公式P＝Fv，功率一定时，改变速度可改变牵引力。
【解答】解：驾驶员通常要换用低位挡，速度会减小，由功率的变形公式P＝Fv可知，当功率一定时，如果减小速度可以增大牵引力；
故选：D。
6．（2021 济南模拟）如图所示，在商场里，小东和妈妈正乘坐自动扶梯匀速下楼。此过程中，他的（ ）
A．动能减小 B．动能增加
C．重力势能减小 D．重力势能增加
【分析】C。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：小东和妈妈乘坐自动扶梯匀速下楼的过程中，他的质量不变，速度不变，动能不变，高度变小，重力势能变小，故C正确。
故选：C。
7．（2021 长春模拟）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，带来很大的社会危害，高处的物体具有较大的（ ）
A．高度 B．重力 C．重力势能 D．动能
【分析】C。
【分析】机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。
【解答】解：物体的质量越大，高度越高，重力势能就越大，高空抛物由于高度大，具有的重力势能就比较大，落下时对砸中的人或物体做的功就多，在很短的作用时间就会产生很大的破坏力。
故选：C。
8．（2021 海城市模拟）如图所示，先用绳子把一个铁球悬挂起来，然后女孩把铁球贴近自己的鼻子，稳定后松手，头部保持不动，铁球向前摆去又摆回来，直到最后停下。下列说法正确的是（ ）
A．铁球摆回后能碰到鼻子
B．铁球的机械能始终不变
C．铁球第一次摆动到最低点时，动能最大
D．铁球下降过程中，重力势能全部转化为动能
【分析】C。
【分析】动能和势能可以相互转化，在最高点时重力势能最大，在最低点时动能最大，物体在从最低点向最高点运动时，动能转化成重力势能，物体在从最高点向最低点运动时，重力势能转化成了动能。由于空气阻力的存在，机械能的总量会逐渐减少。
【解答】解：A、由于空气阻力的存在，铁锁机械能的总量会逐渐减少，其摆回来后所达到的高度比最初的高度稍低一些，所以不会碰到鼻子，故A错误；
B、由于空气阻力的存在，铁锁的机械能会有一部分转化为内能，所以机械能减少，故B错误；
C、铁锁第一次摆动到最低点时，从最高处摆动到最低处，所达到的速度最大，所以动能最大，故C正确；
D、铁锁下降过程中，重力势能主要转化为动能，但也有一部分因为空气阻力的作用转化为内能，故D错误。
故选：C。
二、填空题。
9．（2021 长沙三模）林林周末在超市购物时，用30N的水平推力使重200N的超市购物车在水平路面上前进了12m，松手后，购物车又向前运动了1m才停下，在此过程中他做的功是 360 J，购物车重力做的功是 0 J。
【分析】360；0。
【分析】（1）知道水平推力和水平方向上移动的距离，可利用功W＝Fs计算推力做的功；
（2）购物车受重力但在重力的方向上没移动距离，重力不做功。
【解答】解：（1）推力F＝30N，物体在推力方向上移动的距离s＝12m，推力做的功：
W＝Fs＝30N×12m＝360J；
（2）购物车受重力，在水平面上匀速前进，在重力的方向上没有移动距离，所以重力没做功，为0J；
故答案为：360；0。
10．（2021 揭东区二模）小强同学在踢足球时，用力踢向足球，足球受力后腾空而起，如图所示，球离开脚后能在空中继续飞行，是由于足球具有 惯性 ，此过程，脚对足球 没有 做功（选填“有”或“没有”）；若足球运动到最高处时所有的力全部都消失，足球将 做匀速直线运动 （选填“保持静止”、“做匀速直线运动”或“竖直向下加速运动”）。
【分析】惯性；没有；做匀速直线运动。
【分析】（1）物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性，一切物体都具有惯性；
（2）做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体沿力的方向通过了距离；两个条件缺一不可。
（3）一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：
足球离开脚后能在空中继续飞行，是因为足球具有惯性仍会保持原来的运动状态向前运动；足球在空中飞行过程中，脚对足球没有力的作用，所以脚对足球没有做功；
足球运动到最高处时仍然处于运动状态（其速度不为零），若所有的力全部都消失，由牛顿第一定律可知，足球将做匀速直线运动。
故答案为：惯性；没有；做匀速直线运动。
11．（2021 大观区校级二模）近几年来，共享单车为人们的出行带来了很大方便。一辆共享电动车在平直的公路上以18km/h的速度匀速行驶时，电机输出功率为150W时，则此时该车所受的阻力是 30 N。
【分析】30。
【分析】该车的输出功率即为此时的机械功率，利用P＝＝＝Fv求出牵引力，匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，利用二力平衡条件可知所受阻力的大小。
【解答】解：共享电动车的速度为v＝18km/h＝5m/s，
由P＝＝＝Fv得共享电动车匀速行驶时受到的牵引力：
F＝＝＝30N；
匀速行驶时，该车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以阻力f＝F＝30N。
故答案为：30。
12．（2020 无锡模拟）我们可以用两种方法来比较物体做功的快慢。如图是挖掘机和人同时开始工作到某时刻的情形，你认为 甲 方式做功较快，理由是 相同时间内甲做功多 。
【分析】甲；相同时间内甲做功多。
【分析】物体做功快慢的影响因素：做功多少和做功时间。
比较物体做功的快慢时采用控制变量法，相同的时间比较做功的多少，或完成相同的功比较时间的长短。
【解答】解：
图中是挖掘机和人同时开始工作到某时刻的情形，则所用的时间相同，很显然是甲挖土更多（即用挖掘机做功更多），因此，甲方式做功更快，理由是相同时间内甲做功多。
故答案为：甲；相同时间内甲做功多。
13．（2020 吉安二模）小明同学两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）﹣时间（t）图象如图所示，根据图象，则两次物体所受的拉力F1 ＝ F2；两次拉力对物体做功的功率P1 ＞ P2（均选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【分析】＝；＞。
【分析】（1）根据力的平衡和摩擦力大小的影响因素分析两次物体所受的拉力的大小；
（2）比较相同时间内物体两次通过的路程，或者比较物体通过相同路程两次所用时间得出速度的大小；又知两次物体所受的拉力的大小；利用P＝＝＝Fv分析两次拉力对物体做功的功率大小。
【解答】解：
（1）同一物体的重力不变，则对水平面的压力不变；在同一水平面上运动，接触面的粗糙程度相同，故两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等；
由于物体两次都做匀速直线运动，说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以，两次物体所受的拉力：F1＝F2＝f；
（2）由（1）知，F1＝F2，
由图象可知，在相同时间内，物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，所以运动的速度v1＞v2；
根据P＝＝＝Fv可知，两次拉力对物体做功的功率：P1＞P2。
故答案为：＝；＞。
14．（2021 丰润区一模）在抗击新冠肺炎疫情期间，无人机发挥了很大作用。当无人机载物起飞加速升空时，它的重力势能 增大 （填“增大”、“减小”或“不变”），无人机升力的获得是利用 流体在流速大的地方压强小 。
【分析】增大；流体在流速大的地方压强小。
【分析】影响重力势能大小的因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；流体压强与流速有关，流速越大的位置，压强越小。
【解答】解：当无人机载物起飞加速升空时，它的质量不变，高度变大，重力势能增大；
机翼转动时，机翼的上方空气流速大，压强小；下方空气流速小，压强大，由此产生飞机升空的力。
故答案为：增大；流体在流速大的地方压强小。
15．（2021 淮安二模）如图所示，用弹簧测力计拉着木块，沿水平桌面做匀速运动，增大拉力，木块所受摩擦力 不变 （选填“变
大”、“不变”或“变小”），木块的动能 增大 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【分析】不变；增大。
【分析】二力平衡的条件是：两个力作用在一个物体上，大小相等、方向相反、在一条直线上；摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关；动能的大小与速度和质量有关。
【解答】解：沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡的条件可知，拉力大小等于摩擦力的大小；
当拉力增大后，因为木块对桌面的压力大小仍等于重力，没有变化，而且接触面的粗糙程度也不变，所以摩擦力大小不变；
拉力增大后，由于拉力大于摩擦力，木块将做加速运动，当木块的质量不变时，木块的动能增大。
故答案为：不变；增大。
16．（2021 丹阳市二模）让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从a运动到c的过程中，在 a 点重力势能最大，当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于 非平衡 状态（选填“平衡”或“非平衡”），b点时小球速度最大，则小球的重力为 3 N（不计空气阻力）。
【分析】a；非平衡；3。
【分析】重力势能的大小与高度、质量有关；橡皮筋的伸长量最大时，产生的弹力最大，弹力大于重力，小球将会向上运动；当小球的速度最大时，弹力与重力大小相等。
【解答】解：小球从a运动到c的过程中，a点的高度最高，所以在a点小球的重力势能最大；
小球下落到最低点，橡皮筋的伸长量最大，产生的弹力最大，弹力大于重力，小球受到的合力方向竖直向上，将会向上运动，所以此时小球处于非平衡状态；
小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋产生的弹力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大，根据图乙可知，b点时的弹力与小球的重力相同；
F与h的图像是一条直线，橡皮筋发生的是弹性形变，当弹力增大9N时，橡皮筋伸长0.7m﹣0.4m＝0.3m，即橡皮筋每伸长0.1m，弹力就增大3N，所以在b点时，橡皮筋伸长量为0.1m，则弹力的大小为3N，即小球的重力为3N。
故答案为：a；非平衡；3。
17．（2021 东丽区一模）如图所示，滚摆从位置a静止释放，下降经过位置b，继续下降，再到达最低点c，滚摆在这一过程中 重力势 能转化为 动 能。
【分析】重力势；动。
【分析】解决此题的关键是要知道物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大。
【解答】解：滚摆从位置a静止释放，下降经过位置b，继续下降，再到达最低点c，滚摆的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能。
故答案为：重力势；动。
三、实验探究题。
18．（2021 东台市校级模拟）小明用a、b两球探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，如图所示。已知ma＜mb。
（1）实验时让小球从斜面的某一高度由 静止 释放，撞击水平面上的木块，通过观察 木可移动的距离 来比较动能大小。
（2）对比甲图和乙图，可得到的结论是 在质量一定时，速度越大，动能越大 。
（3）乙图和丙图探究的问题是： 动能大小与质量的关系 。
（4）同组的小华用c球又进行了实验，如图丁，对比乙图和丁图所示实验，可以判断出 c 球的质量大，理由是 c球的速度小、动能大 。
【分析】（1）静止；木可移动的距离；（2）在质量一定时，速度越大，动能越大；（3）动能大小与质量的关系；（4）c；c球的速度小、动能大。
【分析】（1）实验中通过小球推动木块的距离来反映小球动能的大小，用到转换法；
（2）（3）（4）动能大小与物体的质量和速度有关，在探究过程中应用控制变量法。
【解答】解：
（1）实验时，应让小球从斜面的某一高度由静止自由释放，撞击水平面上的木块，实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小，木块移动的距离越大，表明小球对木块做功越多，小球的动能越大；
（2）对比甲、乙可知，小球的质量不变，滚下的高度不同，高度越高，到达水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，动能越大，故结论为：在质量一定时，速度越大，动能越大；
（3）对比乙图和丙图可知，小球滚下的高度相同，小球的质量不同，所以探究的是动能大小与质量的关系；
（4）同组的小华用c球又进行了实验，对比乙图和丁图所示实验可知，丁图中小球滚下的高度低，速度小，丁图中木块移动的距离远，动能大，所以c的质量要大于a的质量。
故答案为：（1）静止；木可移动的距离；（2）在质量一定时，速度越大，动能越大；（3）动能大小与质量的关系；（4）c；c球的速度小、动能大。
19．（2021 宁陵县二模）小蕊为了探究物体动能、重力势能的大小与哪些因素有关，做了如下实验：
（1）如图甲所示，实验中是通过 木块被推动距离的大小 判断钢球动能的大小，下列实验中所用的研究方法与此不相同的是 B 。
A.根据温度计中液柱上升的高度来反映物体温度的高低
B.研究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度相同
C.利用弹簧形变的程度来反映力的大小
D.利用电流表指针偏转的幅度大小来表示所测量电流的大小
（2）由图象可得出结论：物体质量一定， 速度 越大，动能越大；若要研究物体动能与质量的关系，则需将不同质量的物体从斜面 相同 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，并观察记录。
（3）探究影响重力势能大小的因素时，小蕊用A、B、C三个物块从一定高度下落后打在三个相同的桩上，得到了如图乙所示的现象。分析可知 B 物块的重力势能最大。若mA＝mB＜mC，A、C两物块下落高度相等，请在图乙虚线框内画出B物块的大致位置。
【分析】（1）木块被推动距离的大小；B；（2）速度；相同；（3）B；如上图。
【分析】（1）此实验把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明小球的动能越大；根据转换法的思想分析选项解题；
（2）动能大小与质量和速度都有关系，研究与其中某个因素的关系时，要采用控制变量法的思想；当研究动能大小与质量的关系时，要让钢球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一钢球，这样可以保证小球的质量相同；
（3）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。
【解答】解：（1）实验中是通过木块被推动距离的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小，这种方法是转换法；
A．根据温度计中液柱上升的高度来反映物体温度的高低运用的是转换法；
B．研究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度相同运用的是控制变量法；
C．利用弹簧形变的程度来反映力的大小运用的是转换法；
D．利用电流表指针偏转的幅度大小来表示所测量电流的大小，偏转幅度越大，电流越大，采用的是转换法；
故选：B；
（2）由图象可得出结论：物体质量一定，沿斜面不同高度自由滚下，速度不相同，高度越高速度越快，木块被推动距离越大，说明物体的动能越大；若要研究物体动能与质量的关系，根据控制变量法的思想，则需将不同质量的物体从斜面的相同高度由静止滚下；
（3）如图乙探究影响重力势能大小的因素，木桩陷入沙坑深度不同，物体的重力势能不同，深度越深，重力势能越大，由图可知B物块的重力势能最大，物块陷入沙坑的深度最大；若mA＝mB，B物块重力势能大，则B物块的位置比A物块的位置高，其粗略位置如下图所示。
故答案为：（1）木块被推动距离的大小；B；（2）速度；相同；（3）B；如上图。
四、解答题。
20．（2020 成都模拟）晓强同学骑自行车上学，他在平直公路上6min内匀速行驶了1800m，若他骑行时的牵引力恒为60N，求：
（1）这段时间他骑行的速度；
（2）这段时间他克服阻力做的功。
【分析】（1）已知时间和路程，利用速度公式计算这段时间他骑行的速度；
（2）根据二力平衡条件求出阻力，然后利用W＝fs计算他骑行这6min内克服阻力做的功。
【解答】解：（1）他骑行的速度：v＝＝＝5m/s。
（2）他在平直公路上匀速行驶，阻力和牵引力平衡，则阻力f＝F＝60N，
则他骑行这6min内克服阻力做的功：W＝fs＝60N×1800m＝1.08×105J。
答：（1）这段时间他骑行的速度是5m/s；
（2）这段时间他克服阻力做的功为1.08×105J。
