2025年秋-沪粤版物理九年级上册单元测试-第十一章《功与机械能》提升卷
一、选择题
1．（2024九上·射阳月考）如果你想通过爬楼梯来测量自己的功率，下列物理量不需要测量的是（ ）
A．人的质量 B．楼梯的高度
C．人的身高 D．爬楼梯的时间
【答案】C
【知识点】功率的测量实验
【解析】【解答】自己爬楼梯时，克服自身重力做功，则做功为W=Gh，
则自己爬楼梯时的功率表达式为，
则需要测量的是人的质量、楼层的高度、爬楼梯所用的时间，不需要测量的是人的身高，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【分析】根据功和功率的计算式推导爬楼时功率的计算式，进而确定测量过程需要测量的物理量即可。
2．（2024·沅江模拟）如图，放在水平桌面上的物块A与B用细线通过定滑轮与沙桶相连，当沙桶与沙的总重力为G时，物块A、B恰好一起做匀速直线运动的过程中（忽略细线与滑轮之间的摩擦）。以下说法正确的是（ ）
A．物块A受到的重力与桌面对物块A的支持力是一对平衡力
B．如果所有力突然全部消失，物体B将保持静止状态
C．沙桶和沙的重力势能转化为沙桶和沙的动能
D．继续向沙桶中加入沙子，物块A受到的滑动摩擦力不变
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；平衡力的辨别；增大或减小摩擦的方法；是否做功的判断
【解析】【解答】A.桌面对物块A的支持力是AB重力之和，与A受到的重力大小不同，不是平衡力，A不符合题意；
B.由于B在运动，如果所有力突然全部消失，由于惯性，物体B将匀速直线运动，B不符合题意；
C.沙桶和沙的质量和速度都不变，动能不变，下落时，重力势能转化为木块的内能，C不符合题意；
D.继续向沙桶中加入沙子，拉力变大，但物块A对桌面的压力和粗糙程度不变，滑动摩擦力不变D符合题意。
故答案为：D.
【分析】物体受到平衡力时，二力平衡需大小相等，方向相反，在同一直线同一物体上；运动的物体不受力，作匀速直线运动；压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变。
3．（2025·湖北）如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮囊（音tuo，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮囊张开吸气。下列说法错误的是
A．绳对竹子的拉力改变了竹子的形状
B．送风时竹子的弹性势能增大
C．送风时杆对皮不做功
D．竹子恢复过程弹力减小
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；弹力；是否做功的判断
【解析】【解答】 A.水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时，带动连接杆的绳拉弯竹子，是绳对竹子的拉力改变了竹子的形状，故A正确不符合题意；
B.送风时竹子的弹性形变量增加，弹性势能增大，故B正确不符合题意；
C.送风时，杆压缩皮橐，杆对皮橐有压力，并且皮橐在力的方向上通过一段距离，所以杆对皮囊做功，故C错误符合题意；
D.竹子恢复原状过程中，弹性形变变小，弹力变小，故D正确不符合题意。
故选C。
【分析】 A.绳拉弯竹子，是绳对竹子的拉力改变了竹子的形状；
B.弹性势能大小与弹性形变大小有关；
C.做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离；
D.弹力大小与弹性形变的程度有关。
4．（2025·深圳模拟）如图甲所示是小深在“植树节”活动中匀速前进提水桶去为小树浇水的情景。下列说法正确的是(乙、丙两桶重力相等)
A．提水桶时手上出现压痕是因为水桶的重力作用在手上
B．使用乙、丙两桶提同样多的水，手对乙桶提手的拉力比丙桶的小
C．使用乙、丙两桶提同样多的水，提乙桶时手受到的压强比提丙桶时小
D．把水桶从地面上提起来，提水桶的力没有做功
【答案】C
【知识点】压力及重力与压力的区别；压强大小比较；功的计算及应用
【解析】【解答】A.提水桶时手上出现压痕是因为水桶对手的压力作用在手上，A错误；
BC.使用乙、丙两桶提同样多的水，桶、水的重力大小相等，手对乙桶提手的拉力与手对丙桶提手的拉力大小相等，由相互作用力可知，乙、丙两桶对手的压力相等，而手与乙桶提手的接触面积大，故根据可知，提乙桶时手受到的压强比提丙桶时小，故B错误，C正确；
D.把水桶从地面上提起来，提水桶的力在力的方向上移动了距离，提水桶的力做了功 ，故D错误。
故选C。
【分析】（1）物体间力的作用是相互的，手对水桶有拉力，水桶对手有压力；
（2）乙、丙两桶重力相等，提同样多的水，手对乙、丙两桶提手的拉力相等；
（3）由相互作用力可知，压力大小相等，根据可分析压强的大小；
（4）做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在这个力的方向上移动的距离。
5．（2024八下·龙岗期末）如图，使用健腹轮时可将膝盖跪在地垫上，双手先紧握健腹轮手柄（状态1），再向前推动健腹轮至身体与地面相平，稍停数秒（状态2），然后收回归位，反复操作。则从状态1到状态2的过程中（ ）
A．人的重力势能减小，健腹轮的重力势能增加
B．健腹轮的动能先增大后减小
C．人和健腹轮的总机械能守恒
D．人受到的重力做的功，全部转化为健腹轮的动能
【答案】B
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化
【解析】【解答】解： A、从状态1到状态2的过程中，人的位置降低，质量不变，人的重力势能减小；健腹轮的位置不变，质量不变，健腹轮的重力势能不变，故A错误；
B、在向前推动健腹轮的过程中，速度先增大后减小，健腹轮的质量不变，所以健腹轮的动能先增大后减小，故B正确；
C、人和健腹轮在运动过程中，存在摩擦力做功，机械能不守恒，故C错误；
D、人受到的重力做的功，一部分转化为健腹轮的动能，一部分克服摩擦力做功，故D错误；
故选：B；【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、位置越高，重力势能越大；动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；机械能守恒是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
6．（2025八下·开福期末）下列过程中，重力势能转化为动能的是（ ）
A．张开的弓把箭水平射出去 B．篮球被向上抛起来
C．空中某一高度匀速飞行的飞机 D．苹果从树上落下来
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】 A.篮球被向上抛起来，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，故A错误；
B.张开的弓把箭水平射出去，张开的弓具有弹性势能，弹性势能转化为动能，故B错误；
C.空中某一高度匀速飞行的飞机，动能不变，势能不变，故C错误；
D.苹果从树上掉落下来，质量大小不变，高度减小，速度变大，重力势能减小、动能增大，重力势能转为动能，故D正确。
故选D。
【分析】影响动能的因素是物体的质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度。
7．（2025八下·天河期末） 图甲为演员表演杂技“抛彩球”的场景，某个彩球离开手在空中飞行，过程中先后经过M、S两点，在这两点的动能和重力势能如图乙所示，则该彩球在（ ）
A．运动过程中机械能守恒 B．M点的重力势能比S点小
C．S点的高度比M点大 D．S点的速度比M点大
【答案】D
【知识点】动能的影响因素；机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】 A.从图乙可以看出，彩球在M点的重力势能+动能大于彩球在S点的重力势能+动能，可知彩球在运动过程中机械能不守恒，故A错误；
BC.从图乙可以看出，彩球在M点的重力势能比在S点的大，飞行过程中，彩球质量不变，所以M点的高度比S点的高，故BC错误；
D.从图乙可以看出，彩球在S点的动能大于M点的动能，飞行过程中，彩球质量不变，所以S点的速度比M点大，故D正确。
故选D。
【分析】（1） 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；
（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）动能和势能之和称为机械能。
8．（2025八下·武陵期末）如图所示，用完全相同的滑轮组成甲、乙两种装置，分别将重1N的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2N，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙，机械效率分别是η甲、η乙，则（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．F甲＞F乙 D．F甲＝F乙
【答案】B
【知识点】动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】 甲图中，动滑轮省一半力，则，
乙图中，定滑轮不省力，则F乙=G=1N，
所以F甲＜F乙，故CD错误；
不计绳重与摩擦，使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，
由可知，二者的机械效率η甲＜η乙，故A错误，B正确。
故选B。
【分析】 （1）定滑轮不省力，而动滑轮省一半力；
（2）总功等于有用功与额外功之和，根据分析两装置的机械效率。
9．（2023·绵阳模拟）针对如图三种现象，
①甲图是一个无摩擦的、不在同一平面上连续的轨道，小球从A点经B、C能滑到D；
②乙图是一个无摩擦的滚摆，将细绳绕轴转到A点，放手后，能在上下来回转动；
③丙图是一个单摆，从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球能摆到C点；
④丁图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球由A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是b；
其中不能成立的是（ ）
A．①②③ B．②④ C．③④ D．③
【答案】C
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】①甲图中无摩擦，没有摩擦力消耗能量，所以机械能是守恒的，小球从A点经B、C能滑到D，故正确；
②乙图中无摩擦，没有摩擦力消耗能量，所以机械能是守恒的，将细绳绕轴转到A点，放手后，滚摆能在上下来回转动，故正确；
③丙图中，将单摆从A点放手，能摆到B点，说明存在能量损耗，若在O点放一小棒，抵住细绳，存在能量损耗，小球能摆到B点，不能上升到C点。故错误；
④由题知，AOB为完全光滑轨道，机械能守恒；小球从A点由静止滑下，则小球的机械能等于A点时的重力势能；整个过程中，机械能守恒，a虚线的最高点超过了A点的高度，滑出时受到重力作用，导致无法滑倒核A平齐的位置，d虚线中小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，故c符合实际；故错误；故正确的是①②，错误的是③④。
故选C。
【分析】机械能：机械能为动能和重力势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比。
10．（2024八下·郓城期末）在索契冬奥会上我国选手贾宗洋在自由式滑雪比赛中获得铜牌。他在比赛过程中运动的轨迹（a→b→c→d→e）如图所示，则下列对他的描述不正确的是（忽略空气阻力影响）（ ）
A．从a点下滑到b点过程中，动能增加
B．从b点运动到c点过程中，重力势能增加
C．在c点的机械能等于d点的机械能
D．在a点的重力势能等于c点的重力势能
【答案】D
【知识点】势能大小的比较；动能和势能的大小变化
【解析】【解答】A．从a点下滑到b点时，质量不变，速度增大，动能增加，故A正确，A不符合题意；
B．从b点运动到c点时，质量不变，高度增大，重力势能增加，故B正确，B不符合题意；
C．忽略空气阻力影响，从c点运动到d点的过程中，他只受到重力作用，机械能守恒，在c点的机械能等于d点的机械能，故C正确，C不符合题意；
D．人的质量不变，a点的高度大于c点的高度，在a点的重力势能大于c点的重力势能，故D错误，D符合题意。
故选D。
【分析】质量一定时，速度变大，动能变大，高度增大，重力势能变大，运行过程中，消耗机械能，在总机械能减小。
二、填空题
11．（2024八下·沙河口期末）工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，图乙是做功的统计图。该滑轮组的动滑轮上有 段绳子承担货物的重；滑轮组的机械效率是 。
【答案】3；75%
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】(1)由图可知，该滑轮组的动滑轮上有3段绳子承担货物的重；
(2)由图乙可知，对货物做的功为有用功占总功75%，故该滑轮组机械效率为75%。
故答案为：3；75%。
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数；
（2）滑轮组的机械效率是有用功与总功的比，根据图乙分析回答。
12．（2024·广东模拟）【体育主题】2023年9月23日至10月8日，举世瞩目的杭州亚运会交出了“中国特色、亚洲风采、精彩纷呈”的盛会答卷．请运用相关的物理知识，我国运动员在举重项目男子61公斤级的比赛中以总成绩310公斤刷新亚运会纪录，为中国队再添一金。题图为运动员将杠铃举起的场景，运动员将杠铃举过头顶稳稳地停留了几秒钟，在停留的过程中杠铃受到的 力和人对杠铃的支持力是一对平衡力，运动员对杠铃 （选填“做功”或“不做功”）；现场直播电视画面是以 的形式传播到千家万户。
【答案】重；不做功；电磁波
【知识点】二力平衡的条件及其应用；电磁波在日常生活中的应用；是否做功的判断
【解析】【解答】运动员举起杠铃静止时，杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是平衡力，大小相等、方向相反，作用在杠铃上，是一对平衡力。
运动员对杠铃有支持力，但杠铃没有移动距离，则支持力不做功。直播电视时，画面通过电磁波传播到千家万户。
【分析】物体静止时，受到的重力核支持力是平衡力；物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功；电视机利用电磁波传递信息。
13．（2025八下·长沙期末）质量为1kg的四旋翼无人机，在5 s内从地面竖直匀速上升了10m。无人机5s内，重力势能大小变化情况 ，克服重力做功的功率为 W。
【答案】变大；20
【知识点】功率的计算；势能大小的比较；势能的影响因素
【解析】【解答】无人机匀速上升时，质量不变，高度变大，重力势能变大；
无人机克服重力做的功为：
W=Gh=mgh=1kg×10N/kg×10m=100J
克服重力做功的功率为：
故答案为：变大；20。
【分析】（1）重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量不变时，高度越大，重力势能就越大；
（2）根据W=Gh=mgh求出无人机克服重力做的功，根据计算克服重力做功的功率。
14．（2025八下·金平期末）某建筑工地用如题图甲所示的装置提升重物，在20s内将480N的物体A匀速提升2m。该过程中，电动机拉绳子的功率恒定，电动机对绳子的拉力F与绳子自由端的移动速度v的关系如图乙所示，不计绳重及摩擦，此时电动机对绳子的拉力为 N，滑轮组的机械效率为 。若电动机匀速拉动绳子的功率减小，滑轮组的机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】200；；不变
【知识点】滑轮（组）的机械效率；增大或减小机械效率的方法；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）根据图片可知，滑轮组承担重力的绳子段数，
则绳子移动距离为，
那么绳子自由端的移动速度为。
（2）由图乙可知，此时电动机对绳子的拉力为200N。
根据可知，滑轮组的机械效率为。
（3）滑轮组的机械效率表示滑轮组机械性能的好坏，功率表示滑轮组拉力做功大小，则二者无关，所以若电动机匀速拉动绳子的功率减小，滑轮组的机械效率不变。
【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据s=nh计算绳子移动的距离，最后根据计算绳子自由端移动的速度；
（2）根据求出该滑轮组的机械效率；
（3）机械效率是有用功跟总功的比值；功率是指机械在单位时间内做功多少。
15．如图所示工人师傅用沿斜面（长4m，高1m）向上大小为600N的推力F，将重1800N的货物从斜面底端匀速推至顶端，用时8s。则斜面的机械效率为 。推力F做功的功率为 ，货物受到斜面对它的摩擦力为 。
【答案】75%；300W；150N
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】 克服物体重力做的有用功为：W有=Gh=1800N×1m=1800J；
推力F做的总功为：W总=Fs=600N×4m=2400J，
则斜面的机械效率为：；
推力F做功的功率为：；
额外功为：W额=W总-W有=2400J-1800J=600J，
根据W=fs可得物体受到的摩擦力大小为：。
【分析】 （1）根据W有=Gh求出克服物体重力做的有用功，利用W总=Fs求出推力F做的总功，再根据求出斜面的机械效率；
（2）根据求出推力F做功的功率；
（3）根据W额=W总-W有求出额外功，利用W=fs求出物体受到的摩擦力大小。
16．（2024·南海模拟）中国女篮卫冕亚运冠军。如题图甲是离手后的篮球在空中的运动轨迹，在它下落的过程中 能转化为动能。图乙为它在B和D两点的能量柱状图，则篮球在D点的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在B点的速度，整个过程中机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】重力势；等于；不守恒
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】（1）篮球在下落的过程中，高度降低，则重力势能减小，速度增大，则动能增大，所以将重力势能转化为动能。
（2）由乙图可知，篮球在B点和D点的动能相等，由于篮球的质量不变，影响动能的因素有质量和速度，所以篮球在D点的速度等于在B点的速度。
（3）由乙图可知，篮球在B点和D点的动能相等，篮球在B点的重力势能大于D点的重力势能，而物体机械能为动能和重力势能之和，所以篮球在B点的机械能大于在D点的机械能，故整个过程中机械能不守恒。
故答案为：重力势；等于；不守恒。
【分析】动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关，动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图分析解答。
17．（2017九上·泰兴期中）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 ．（g取10N/kg）．
【答案】400N；80%；100N
【知识点】斜面的机械效率；功的计算及应用；有用功和额外功
【解析】【解答】解：（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：
；
，
解得：
（2）若实际用力为500N，人所做的总功：
；
斜面的机械效率：
；（3）
即：
所以
答案： (1). 400N (2). 80% (3). 100N
【分析】此题考查的有关斜面机械效率的计算，（1）人做的有用功是将物体沿斜面推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=Fs，可求得施加的推力；
（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；
（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力．
18．（2024八下·中山期末）学校科技节中，跨学科实践小组制作了水火箭，如题图甲所示，图乙为其结构示意图。将制作好的水火箭竖直立于地面，用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。
（1）水火箭的头部通常做成流线型，这是为了 ；
（2）水火箭向下喷水的过程中，水火箭对水向下的作用力 （选填“大于”“小于”或“等于”）水对它向上的作用力；
（3）实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度。你认为有哪些因素可能会影响水火箭飞行的最大高度： ；
（4）图丙是水火箭发射后的速度随时间变化的图像，由图像可知， 时刻水火箭受到平衡力， 时刻水火箭升到最高点（以上两空均选填“t1”“t2”或“t3”）。
【答案】减小阻力；等于；时间；见解析；t1；t2
【知识点】力作用的相互性；物体运动状态的变化；平衡状态的判断；增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】（1）水火箭的头部做成流线型，能减小运动过程中受到的空气阻力。
（2）相互作用力大小相等，水火箭对水向下的作用力与水对它向上的作用力是一对相互作用力，大小相等。
（3）水火箭上升的高度越高，从发射到落地的所需的时间越长，可以测量水火箭从发射到落地的所需的时间来，反映水火箭竖直上升的最大高度。
水火箭所装水的质量不同，上升高度不同，水的质量和起飞前瓶内气压可能会对水火箭飞行的最大高度产生影响。
（4）图中，0~t1时间段内，水火箭的速度逐渐增大，推力大于重力，t1~t2时间段内，水火箭的速度逐渐减小，说明推力小于重力，所以t1时刻速度最大，此时水火箭受力平衡，推力等于重力。
t2时刻速度为零，t2之后速度方向相反，说明水火箭开始向下运动，所以t2时刻水火箭升到最高点。
【分析】（1）水火箭做成流线型，可以减小阻力；
（2）物体间相互作用力大小相等；
（3）物体上升高度越高，落回到地面的时间越长，通过时间，可以反映高度的不同；
（4）物体变速运动时，受到非平衡力。
三、实验探究题
19．（2025八下·武陵期末）在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时，三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如右图所示。
（1）在此实验中我们是通过 来比较各个铁块重力势能的大小。
（2）若A、B两个块质量相同，则两个铁块下落的高度hA hB（选填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB mC（选填“大于”“小于”或“等于”）。
（4）本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体的质量和 有关。
【答案】（1）木桩陷入沙坑的深度
（2）小于
（3）大于
（4）高度
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）在此实验中我们是通过木桩陷入沙坑的深度来比较各个铁块重力势能的大小。
（2）根据图片可知，A下面的木桩陷入的深度小于B下面的木桩陷入的深度，则A铁块重力势能小于B的重力势能。若A、B两个块质量相同，则两个铁块下落的高度hA小于hB；
（3）根据图片可知，B下面的木桩陷入的深度大于C下面的木桩陷入的深度，则B铁块重力势能大于C的重力势能。若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB大于mC；
（4）通过以上分析可知，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
【分析】（1）根据题意可知，木桩陷进沙坑的深度越大，则铁块重力势能越大；
（2）（3）重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大，结合图象进行分析判断。
（4）根据上述分析确定影响重力势能大小的因素。
20．（2025·金湾模拟）小金想提高中考的跳远成绩，他猜想：跳远成绩可能与起跳速度和起跳角度有关。他设计了如图甲所示的装置进行实验：将容器放在水平桌面，让喷壶嘴的位置不变，但可以调节喷水枪的倾角，并可通过装置来控制水喷出的速度大小。
（1）如图甲所示，水柱在上升过程中动能将不断 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。控制喷水嘴的方向不变，增大喷水速度，三次实验记录的水喷出后的落点分别为A、B、C。分析实验现象可知，喷水的方向不变时，喷水速度越小，喷水的距离越 。因此跳远时，当起跳角度不变时，为提高成绩，应 ；
（2）如图乙所示，控制水喷出的速度不变，改变喷水的角度重复实验。小金根据实验数据绘制的图像如图丙所示。从图丙可知，当水平射程为时，喷水的角度为 。结合日常跳远训练，当起跳的速度一定时，起跳角度为 时，跳远成绩最好；
（3）除以上因素外，请你再帮小金提出一个提高跳远成绩方法 。
【答案】（1）减小；近；加大起跳速度
（2）当喷水的角度为30°或60°，水平射程为时，喷水角度为30°或60°；45°
（3）要提高跳远成绩，可以尽量减轻体重，减轻负担
【知识点】机械能及其转化；测量物体运动的平均速度
【解析】【解答】（1）图甲中，水柱上升，质量不变，速度不断减小，则动能不断减小；控制喷水嘴的方向不变，增大喷水速度，三次实验水喷出后的落点分别为A、B、C。分析实验现象，喷水的方向不变时，喷水速度越小，水上升的高度越小，喷水的距离越近，因此可知，跳远时，当起跳角度不变时，为提高成绩，应加大起跳速度。
（2）根据图丙，当喷水的角度为30°或60°，水平射程为70m，即水平射程为时，喷水角度为30°或60°；喷水的角度为45°时，水平射程最大，则跳远训练中，在起跳的速度一定时，起跳角度为45°时，跳远成绩最好。
（3）要提高跳远成绩，可以尽量减轻体重，减轻负担。
【分析】（1）物体的动能和质量、速度有关，质量一定，速度减小，动能减小；质量一定时，速度越小，喷水距离越小；
（2）跳远时，起跳速度一定时，起跳角度未45°时，距离最远；
（3）减小身体质量，可以提高跳远成绩。
（1）[1][2][3]如图甲所示，水柱在上升过程中质量不变，速度不断减小，则动能不断减小；控制喷水嘴的方向不变，增大喷水速度，三次实验记录的水喷出后的落点分别为A、B、C。分析实验现象可知，喷水的方向不变时，喷水速度越小，水上升的高度越小，喷水的距离越近，因此跳远时，当起跳角度不变时，为提高成绩，应加大起跳速度。
（2）[1][2]由图丙可知，当水平射程为时，喷水的角度为30°或60°；喷水的角度为45°时，水平射程最大，所以日常跳远训练中，当起跳的速度一定时，起跳角度为45°时，跳远成绩最好。
（3）要提高跳远成绩，可以尽量减轻体重，减轻负担。
21．（2024九上·高州期中）
（1）如图甲，探究物体重力势能与哪些因素有关的实验中： A、B、C为三个体积相同质量不同球体，mA=mB>mC；三球落下砸到沙地如图所示，比较A和C球是探究物体的重力势能与 的关系，实验中运用了控制变量法和 法。
（2）图乙探究的是动能与 的关系，实验中通过 来比较小球动能的大小；
（3）小刚还设计了丙图所示的装置进行实验；若用A、B两个质量不同的小球（mA>mB）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，同一木块受到撞击后相应移动距离sA sB（选填“>”、“<”或“=”）。
【答案】（1）质量；转换
（2）速度；木块移动距离
（3）=
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；探究影响物体势能大小的因素；机械能及其转化
【解析】【解答】探究重力势能与哪些因素有关时，
（1）实验时，图甲中A和C球高度相同，质量不同 ，在沙地中的深度不同，探究物体的重力势能与质量的关系。
实验中，通过沙地被砸的深度来判断重力势能的大小，利用的是转换法；
（2）图乙中，小球的质量相同，下滑的高度不同，则速度不同，探究的是动能与速度的关系。
小球的动能不同，推动木块移动的距离不同，通过小球推动木块移动的距离来判断动能的大小。小球推动木块移动的越远，则小球的动能越大。
（3）丙图中，同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，相同的弹性势能转化的动能相同，A、B两个质量不同的小球动能相同，当A、B小球撞击同一木块时，木块移动的距离相等，则sA=sB。
【分析】（1）不同质量的小球，下落高度相同，可以探究重力势能和质量的关系；通过沙地被砸的深度推断重力势能的大小，是转换法；
（2）质量相同的小球从不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，探究动能和速度的关系；
（3）相同弹簧被压缩的程度相同，具有的弹性势能相同，转化的动能相同，则推动物体移动的距离相等。
（1）[1]在探究物体重力势能与哪些因素有关的实验中，需要控制一些变量来单独研究某一因素对重力势能的影响。比较A和C球，可以看到它们的高度相同，但质量不同 ，所以这是在探究物体的重力势能与质量的关系。
[2]实验中，通过观察沙地被砸的深度来判断重力势能的大小，这种方法叫做转换法，即通过观察一个容易观察的现象（沙地被砸的深度）来推断一个不容易直接观察的现象（重力势能的大小）。
（2）[1][2]图乙探究的是动能与速度的关系。实验中，让小球从同一高度滚下，这样它们到达水平面时的速度就不同（高度越高，滚下时速度越大），然后通过观察小球推动木块移动的距离来判断动能的大小。如果小球推动木块移动的距离越远，就说明小球的动能越大。
（3）在丙图所示的装置中，如果用A、B两个质量不同的小球（mA >mB ）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，那么它们具有的弹性势能就相同。当弹簧释放时，弹性势能转化为动能，所以A、B两球获得的动能相等，因此，当A、B两个小球撞击同一木块时，木块移动的距离相等。
22．某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比.用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h。；
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h.
实验次数 h。/m h1/m h2/m x/m x2/m2 △h/m
1 0.50 0.40 0.55 0.40 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.15 2.00 0.35 0.12 1.85
（1）实验中弹簧的形变量x= (用所测物理量符号表示)；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过____来间接反映的；
A．h1 B．h2 C． D．
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h-x 和图乙 △h-x2|图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与 成正比.
【答案】（1）h0-h1
（2）D
（3）形变量的平方
【知识点】势能大小的比较
【解析】【解答】探究弹性势能大小与形变量的关系时，
（1）弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x=h0-h1；
（2）实验中，弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即h2-h1；故选D；
（3）根据表中数据分析，可知Δh=15x2，即Δh与x2成正比例函数关系，即弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。
【分析】（1）弹簧的形变量等于弹簧的原长度减去弹簧被压缩后的长度；
（2）根据转换法，实验中，弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的；
（3）根据表格，分析Δh与x2的关系，得出结论。
23．（2024九上·广州开学考）如图所示，无摩擦的轨道装置固定在水平桌面上。轨道前半部分是弧形的，后半部分是水平的。装置配套有三个质量不同、体积相同的金属球，把一个金属球从轨道上方某处由静止释放后，它会沿轨道一直运动到末端，离开轨道后，球会在空中继续飞行，最后掉到水平地面上。（忽略空气阻力）
请完成：
（1）金属球从4运动到B的过程中，它的 能转化为 能：
（2）小明猜想：
猜想；金属球的质量越大，它在空中运动的水平距离s就越大：
猜想二：球静止释放时的高度越高，它在空中运动的水平距离s就越大。设计实验（可自选测器材）.验证猜想一是否正确，
①写出实验步骤（可图文结合）。
②验证猜想是否正确的依据。
【答案】（1）重力势；动
（2）①实验步骤：
1、让质量为m1的小钢球在轨道装置某一高度静止释放，用卷尺测出小钢球落地时离C点之间的水平距离s1；
2、再分别换用质量为m2、m3的小钢球在轨道装置同一高度静止释放，用卷尺分别测出小钢球落地时离C点之间的水平距离s2、s3；
判断依据：若 s1＞s2＞s3，则猜想正确，否则不正确。
②设计表格如下：
实验序号 抛出点离地面的高度H/m 小球的质量m/kg 小球释放时的高度h/m 落地点与抛出点的水平距离s/m
1
2
3
……
【知识点】能量的转化或转移；控制变量法与探究性实验方案
【解析】【解答】 （1）金属球从A运动到B的过程中，它的重力势能减小，而动能增大，因此重力势能转化为动能。
【分析】 （1）因为是光滑的曲面，所以，在曲面上滑下的小球没有能量的损耗，在能量转化过程中能量是守恒的，重力势能全部转化为动能；
（2）控制变量法是初中物理接触比较多的一种探究方法，需要掌握．控制变量法进行分析解答，知道应该控制哪些因素不变，改变哪些因素；探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动．同时要注意实验时的控制变量。
24．（2024八下·阳高期末）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】30；2.5；80；低；不变；变小
【知识点】增大或减小机械效率的方法；滑轮（组）机械效率的测量实验；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）从图中可知n=3，每次实验绳端移动距离：；
（2）第2空，测力计每个大格表示1N，中间10个小格，每个小格即分度值为0.1N，从图乙看出，指针对着第2个和第三个大格之间的第5个小格，故其读数为2.5N。
第3空，第2次实验中，滑轮组的机械效率为
，
第4空，分析从实验1至实验4的数据可知，在物重不变的情况下，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故可得出结论：提升重力相同的物体，动滑轮重力越大，滑轮组的机械效率越低。
（3）第5空，根据，可知，滑轮组机械效率与物体和绳端移动距离无关，由此可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）由题意可知，物体上升的高度为；
克服物体重力做的有用功为：；
由第1组实验数据分析可知，克服动滑轮的重力所做的额外功：；
拉力做的总功为：
；
所以摩擦引起的额外功为：；
故摩擦引起的额外功占总额外功的比例为：
由第3次实验数据分析，克服动滑轮的重力所做的额外功为：
；
拉力做的总功为：
可得摩擦引起的额外功为：
故摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由第4次实验数据分析可知，克服动滑轮的重力所做的额外功：
；
拉力做的总功为：
可得摩擦引起的额外功为：
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
故答案为：（1）30；（2）80；低；（3）不变；（4）0.03；变小。
【分析】（1）从图中可知n=3，根据s=nh得出每次实验绳端移动距离；
（2）测力计的分度值为0.1N，据此得出读数；根据， 得出第2次实验滑轮组的机械效率；分析数据可知：在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，据此得出结论；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，根据得出知滑轮组的机械效率的变化情况；
（4）四次实验中，根据W有用=Gh得出有用功；根据W动=G动h得出克服动滑轮的重力所做的额外功，根据W总=Fs得出总功，根据W摩=W总-W有用-W动得出摩擦引起的额外功，进而分别得出四次实验中摩擦引起的额外功占总额外功的比例，进而得出结论。
四、综合应用题
25．（2024九上·高州期中）阅读下列短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行起，就再没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能，过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，动能不断增大，由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示），像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
（1）过山车要通过A点向上运动的过程中，动能 ，重力势能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，机械能 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（3）在过山车旅行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于 ；
（4）过山车第一次下行后，是利用 能作为“发动机”的动力；
（5）小明坐在高速运行的过山车上，感到“天旋地转”，这时他是选择 作为参照物的。
【答案】变小；变大；变小；安装了机械制动装置；重力势能；过山车
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素；参照物及其选择
【解析】【解答】（1）图中，过山车通过A点向上运动，速度减小，动能变小；高度增加，重力势能变大。
（2）过山车在运动时，克服摩擦阻力，部分机械能转化为内能，机械能变小，上升的高度减小。
（3）根据材料内容，过山车有机械制动装置，遇到紧急情况时，能够强力使其停止下来。
（4）当过山车在最高点时，重力势能最大，下行时，重力势能转化为动能，继续运动，重力势能为动力；
（5）天旋地转，指天、地相对于过山车有位置变化，是以过山车为参照物，天、地是运动的，才感到天旋地转。
【分析】（1）质量一定时，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大；
（2）运动的物体克服摩擦力，消耗机械能，机械能减小；
（3）过山车的紧急制动装置，使其可以停止下来；
（4）从高处下滑时，重力势能转化动能，相当于提供了动力；
（5）相当于参照物，有位置变化，是运动的。
26．（2022·荆州）某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：
（1）建筑材料上升的速度；
（2）10s内电动机输出的总功；
（3）动滑轮所受的重力；
（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。
【答案】（1）解：建筑材料上升的速度为
答：建筑材料上升的速度0.6m/s；
（2）解：10s内电动机输出的总功为
答：10s内电动机输出的总功6000J；
（3）解：建筑材料所受的重力为
对建筑材料做的有用功为
对动滑轮做的额外功为
动滑轮所受的重力为
答：动滑轮所受的重力300N；
（4）解：由机械效率公式
得
解得。另一批建筑材料上升的速度为
答：该建筑材料上升的速度0.2m/s。
【知识点】功率计算公式的应用；速度公式及其应用；重力及其大小的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用路程和时间的比值， 计算速度；
（2）根据功率和时间的乘积，计算功的大小；
（3）根据质量计算重力，利用重力和高度的乘积，计算做功多少；利用功和距离的比值， 计算力的大小；
（4）根据物体的重力和动滑轮的重力，计算机械效率；根据功率和力，可以计算速度大小。
1 / 12025年秋-沪粤版物理九年级上册单元测试-第十一章《功与机械能》提升卷
一、选择题
1．（2024九上·射阳月考）如果你想通过爬楼梯来测量自己的功率，下列物理量不需要测量的是（ ）
A．人的质量 B．楼梯的高度
C．人的身高 D．爬楼梯的时间
2．（2024·沅江模拟）如图，放在水平桌面上的物块A与B用细线通过定滑轮与沙桶相连，当沙桶与沙的总重力为G时，物块A、B恰好一起做匀速直线运动的过程中（忽略细线与滑轮之间的摩擦）。以下说法正确的是（ ）
A．物块A受到的重力与桌面对物块A的支持力是一对平衡力
B．如果所有力突然全部消失，物体B将保持静止状态
C．沙桶和沙的重力势能转化为沙桶和沙的动能
D．继续向沙桶中加入沙子，物块A受到的滑动摩擦力不变
3．（2025·湖北）如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮囊（音tuo，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮囊张开吸气。下列说法错误的是
A．绳对竹子的拉力改变了竹子的形状
B．送风时竹子的弹性势能增大
C．送风时杆对皮不做功
D．竹子恢复过程弹力减小
4．（2025·深圳模拟）如图甲所示是小深在“植树节”活动中匀速前进提水桶去为小树浇水的情景。下列说法正确的是(乙、丙两桶重力相等)
A．提水桶时手上出现压痕是因为水桶的重力作用在手上
B．使用乙、丙两桶提同样多的水，手对乙桶提手的拉力比丙桶的小
C．使用乙、丙两桶提同样多的水，提乙桶时手受到的压强比提丙桶时小
D．把水桶从地面上提起来，提水桶的力没有做功
5．（2024八下·龙岗期末）如图，使用健腹轮时可将膝盖跪在地垫上，双手先紧握健腹轮手柄（状态1），再向前推动健腹轮至身体与地面相平，稍停数秒（状态2），然后收回归位，反复操作。则从状态1到状态2的过程中（ ）
A．人的重力势能减小，健腹轮的重力势能增加
B．健腹轮的动能先增大后减小
C．人和健腹轮的总机械能守恒
D．人受到的重力做的功，全部转化为健腹轮的动能
6．（2025八下·开福期末）下列过程中，重力势能转化为动能的是（ ）
A．张开的弓把箭水平射出去 B．篮球被向上抛起来
C．空中某一高度匀速飞行的飞机 D．苹果从树上落下来
7．（2025八下·天河期末） 图甲为演员表演杂技“抛彩球”的场景，某个彩球离开手在空中飞行，过程中先后经过M、S两点，在这两点的动能和重力势能如图乙所示，则该彩球在（ ）
A．运动过程中机械能守恒 B．M点的重力势能比S点小
C．S点的高度比M点大 D．S点的速度比M点大
8．（2025八下·武陵期末）如图所示，用完全相同的滑轮组成甲、乙两种装置，分别将重1N的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2N，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙，机械效率分别是η甲、η乙，则（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．F甲＞F乙 D．F甲＝F乙
9．（2023·绵阳模拟）针对如图三种现象，
①甲图是一个无摩擦的、不在同一平面上连续的轨道，小球从A点经B、C能滑到D；
②乙图是一个无摩擦的滚摆，将细绳绕轴转到A点，放手后，能在上下来回转动；
③丙图是一个单摆，从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球能摆到C点；
④丁图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球由A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是b；
其中不能成立的是（ ）
A．①②③ B．②④ C．③④ D．③
10．（2024八下·郓城期末）在索契冬奥会上我国选手贾宗洋在自由式滑雪比赛中获得铜牌。他在比赛过程中运动的轨迹（a→b→c→d→e）如图所示，则下列对他的描述不正确的是（忽略空气阻力影响）（ ）
A．从a点下滑到b点过程中，动能增加
B．从b点运动到c点过程中，重力势能增加
C．在c点的机械能等于d点的机械能
D．在a点的重力势能等于c点的重力势能
二、填空题
11．（2024八下·沙河口期末）工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，图乙是做功的统计图。该滑轮组的动滑轮上有 段绳子承担货物的重；滑轮组的机械效率是 。
12．（2024·广东模拟）【体育主题】2023年9月23日至10月8日，举世瞩目的杭州亚运会交出了“中国特色、亚洲风采、精彩纷呈”的盛会答卷．请运用相关的物理知识，我国运动员在举重项目男子61公斤级的比赛中以总成绩310公斤刷新亚运会纪录，为中国队再添一金。题图为运动员将杠铃举起的场景，运动员将杠铃举过头顶稳稳地停留了几秒钟，在停留的过程中杠铃受到的 力和人对杠铃的支持力是一对平衡力，运动员对杠铃 （选填“做功”或“不做功”）；现场直播电视画面是以 的形式传播到千家万户。
13．（2025八下·长沙期末）质量为1kg的四旋翼无人机，在5 s内从地面竖直匀速上升了10m。无人机5s内，重力势能大小变化情况 ，克服重力做功的功率为 W。
14．（2025八下·金平期末）某建筑工地用如题图甲所示的装置提升重物，在20s内将480N的物体A匀速提升2m。该过程中，电动机拉绳子的功率恒定，电动机对绳子的拉力F与绳子自由端的移动速度v的关系如图乙所示，不计绳重及摩擦，此时电动机对绳子的拉力为 N，滑轮组的机械效率为 。若电动机匀速拉动绳子的功率减小，滑轮组的机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
15．如图所示工人师傅用沿斜面（长4m，高1m）向上大小为600N的推力F，将重1800N的货物从斜面底端匀速推至顶端，用时8s。则斜面的机械效率为 。推力F做功的功率为 ，货物受到斜面对它的摩擦力为 。
16．（2024·南海模拟）中国女篮卫冕亚运冠军。如题图甲是离手后的篮球在空中的运动轨迹，在它下落的过程中 能转化为动能。图乙为它在B和D两点的能量柱状图，则篮球在D点的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在B点的速度，整个过程中机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
17．（2017九上·泰兴期中）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 ．（g取10N/kg）．
18．（2024八下·中山期末）学校科技节中，跨学科实践小组制作了水火箭，如题图甲所示，图乙为其结构示意图。将制作好的水火箭竖直立于地面，用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。
（1）水火箭的头部通常做成流线型，这是为了 ；
（2）水火箭向下喷水的过程中，水火箭对水向下的作用力 （选填“大于”“小于”或“等于”）水对它向上的作用力；
（3）实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度。你认为有哪些因素可能会影响水火箭飞行的最大高度： ；
（4）图丙是水火箭发射后的速度随时间变化的图像，由图像可知， 时刻水火箭受到平衡力， 时刻水火箭升到最高点（以上两空均选填“t1”“t2”或“t3”）。
三、实验探究题
19．（2025八下·武陵期末）在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时，三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如右图所示。
（1）在此实验中我们是通过 来比较各个铁块重力势能的大小。
（2）若A、B两个块质量相同，则两个铁块下落的高度hA hB（选填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB mC（选填“大于”“小于”或“等于”）。
（4）本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体的质量和 有关。
20．（2025·金湾模拟）小金想提高中考的跳远成绩，他猜想：跳远成绩可能与起跳速度和起跳角度有关。他设计了如图甲所示的装置进行实验：将容器放在水平桌面，让喷壶嘴的位置不变，但可以调节喷水枪的倾角，并可通过装置来控制水喷出的速度大小。
（1）如图甲所示，水柱在上升过程中动能将不断 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。控制喷水嘴的方向不变，增大喷水速度，三次实验记录的水喷出后的落点分别为A、B、C。分析实验现象可知，喷水的方向不变时，喷水速度越小，喷水的距离越 。因此跳远时，当起跳角度不变时，为提高成绩，应 ；
（2）如图乙所示，控制水喷出的速度不变，改变喷水的角度重复实验。小金根据实验数据绘制的图像如图丙所示。从图丙可知，当水平射程为时，喷水的角度为 。结合日常跳远训练，当起跳的速度一定时，起跳角度为 时，跳远成绩最好；
（3）除以上因素外，请你再帮小金提出一个提高跳远成绩方法 。
21．（2024九上·高州期中）
（1）如图甲，探究物体重力势能与哪些因素有关的实验中： A、B、C为三个体积相同质量不同球体，mA=mB>mC；三球落下砸到沙地如图所示，比较A和C球是探究物体的重力势能与 的关系，实验中运用了控制变量法和 法。
（2）图乙探究的是动能与 的关系，实验中通过 来比较小球动能的大小；
（3）小刚还设计了丙图所示的装置进行实验；若用A、B两个质量不同的小球（mA>mB）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，同一木块受到撞击后相应移动距离sA sB（选填“>”、“<”或“=”）。
22．某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比.用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h。；
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h.
实验次数 h。/m h1/m h2/m x/m x2/m2 △h/m
1 0.50 0.40 0.55 0.40 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.15 2.00 0.35 0.12 1.85
（1）实验中弹簧的形变量x= (用所测物理量符号表示)；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过____来间接反映的；
A．h1 B．h2 C． D．
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h-x 和图乙 △h-x2|图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与 成正比.
23．（2024九上·广州开学考）如图所示，无摩擦的轨道装置固定在水平桌面上。轨道前半部分是弧形的，后半部分是水平的。装置配套有三个质量不同、体积相同的金属球，把一个金属球从轨道上方某处由静止释放后，它会沿轨道一直运动到末端，离开轨道后，球会在空中继续飞行，最后掉到水平地面上。（忽略空气阻力）
请完成：
（1）金属球从4运动到B的过程中，它的 能转化为 能：
（2）小明猜想：
猜想；金属球的质量越大，它在空中运动的水平距离s就越大：
猜想二：球静止释放时的高度越高，它在空中运动的水平距离s就越大。设计实验（可自选测器材）.验证猜想一是否正确，
①写出实验步骤（可图文结合）。
②验证猜想是否正确的依据。
24．（2024八下·阳高期末）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
四、综合应用题
25．（2024九上·高州期中）阅读下列短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行起，就再没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能，过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，动能不断增大，由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示），像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
（1）过山车要通过A点向上运动的过程中，动能 ，重力势能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，机械能 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（3）在过山车旅行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于 ；
（4）过山车第一次下行后，是利用 能作为“发动机”的动力；
（5）小明坐在高速运行的过山车上，感到“天旋地转”，这时他是选择 作为参照物的。
26．（2022·荆州）某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：
（1）建筑材料上升的速度；
（2）10s内电动机输出的总功；
（3）动滑轮所受的重力；
（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】功率的测量实验
【解析】【解答】自己爬楼梯时，克服自身重力做功，则做功为W=Gh，
则自己爬楼梯时的功率表达式为，
则需要测量的是人的质量、楼层的高度、爬楼梯所用的时间，不需要测量的是人的身高，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【分析】根据功和功率的计算式推导爬楼时功率的计算式，进而确定测量过程需要测量的物理量即可。
2．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；平衡力的辨别；增大或减小摩擦的方法；是否做功的判断
【解析】【解答】A.桌面对物块A的支持力是AB重力之和，与A受到的重力大小不同，不是平衡力，A不符合题意；
B.由于B在运动，如果所有力突然全部消失，由于惯性，物体B将匀速直线运动，B不符合题意；
C.沙桶和沙的质量和速度都不变，动能不变，下落时，重力势能转化为木块的内能，C不符合题意；
D.继续向沙桶中加入沙子，拉力变大，但物块A对桌面的压力和粗糙程度不变，滑动摩擦力不变D符合题意。
故答案为：D.
【分析】物体受到平衡力时，二力平衡需大小相等，方向相反，在同一直线同一物体上；运动的物体不受力，作匀速直线运动；压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变。
3．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；弹力；是否做功的判断
【解析】【解答】 A.水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时，带动连接杆的绳拉弯竹子，是绳对竹子的拉力改变了竹子的形状，故A正确不符合题意；
B.送风时竹子的弹性形变量增加，弹性势能增大，故B正确不符合题意；
C.送风时，杆压缩皮橐，杆对皮橐有压力，并且皮橐在力的方向上通过一段距离，所以杆对皮囊做功，故C错误符合题意；
D.竹子恢复原状过程中，弹性形变变小，弹力变小，故D正确不符合题意。
故选C。
【分析】 A.绳拉弯竹子，是绳对竹子的拉力改变了竹子的形状；
B.弹性势能大小与弹性形变大小有关；
C.做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离；
D.弹力大小与弹性形变的程度有关。
4．【答案】C
【知识点】压力及重力与压力的区别；压强大小比较；功的计算及应用
【解析】【解答】A.提水桶时手上出现压痕是因为水桶对手的压力作用在手上，A错误；
BC.使用乙、丙两桶提同样多的水，桶、水的重力大小相等，手对乙桶提手的拉力与手对丙桶提手的拉力大小相等，由相互作用力可知，乙、丙两桶对手的压力相等，而手与乙桶提手的接触面积大，故根据可知，提乙桶时手受到的压强比提丙桶时小，故B错误，C正确；
D.把水桶从地面上提起来，提水桶的力在力的方向上移动了距离，提水桶的力做了功 ，故D错误。
故选C。
【分析】（1）物体间力的作用是相互的，手对水桶有拉力，水桶对手有压力；
（2）乙、丙两桶重力相等，提同样多的水，手对乙、丙两桶提手的拉力相等；
（3）由相互作用力可知，压力大小相等，根据可分析压强的大小；
（4）做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在这个力的方向上移动的距离。
5．【答案】B
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化
【解析】【解答】解： A、从状态1到状态2的过程中，人的位置降低，质量不变，人的重力势能减小；健腹轮的位置不变，质量不变，健腹轮的重力势能不变，故A错误；
B、在向前推动健腹轮的过程中，速度先增大后减小，健腹轮的质量不变，所以健腹轮的动能先增大后减小，故B正确；
C、人和健腹轮在运动过程中，存在摩擦力做功，机械能不守恒，故C错误；
D、人受到的重力做的功，一部分转化为健腹轮的动能，一部分克服摩擦力做功，故D错误；
故选：B；【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、位置越高，重力势能越大；动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；机械能守恒是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
6．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】 A.篮球被向上抛起来，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，故A错误；
B.张开的弓把箭水平射出去，张开的弓具有弹性势能，弹性势能转化为动能，故B错误；
C.空中某一高度匀速飞行的飞机，动能不变，势能不变，故C错误；
D.苹果从树上掉落下来，质量大小不变，高度减小，速度变大，重力势能减小、动能增大，重力势能转为动能，故D正确。
故选D。
【分析】影响动能的因素是物体的质量和速度；影响重力势能的因素是质量和高度。
7．【答案】D
【知识点】动能的影响因素；机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】 A.从图乙可以看出，彩球在M点的重力势能+动能大于彩球在S点的重力势能+动能，可知彩球在运动过程中机械能不守恒，故A错误；
BC.从图乙可以看出，彩球在M点的重力势能比在S点的大，飞行过程中，彩球质量不变，所以M点的高度比S点的高，故BC错误；
D.从图乙可以看出，彩球在S点的动能大于M点的动能，飞行过程中，彩球质量不变，所以S点的速度比M点大，故D正确。
故选D。
【分析】（1） 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；
（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）动能和势能之和称为机械能。
8．【答案】B
【知识点】动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】 甲图中，动滑轮省一半力，则，
乙图中，定滑轮不省力，则F乙=G=1N，
所以F甲＜F乙，故CD错误；
不计绳重与摩擦，使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，
由可知，二者的机械效率η甲＜η乙，故A错误，B正确。
故选B。
【分析】 （1）定滑轮不省力，而动滑轮省一半力；
（2）总功等于有用功与额外功之和，根据分析两装置的机械效率。
9．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】①甲图中无摩擦，没有摩擦力消耗能量，所以机械能是守恒的，小球从A点经B、C能滑到D，故正确；
②乙图中无摩擦，没有摩擦力消耗能量，所以机械能是守恒的，将细绳绕轴转到A点，放手后，滚摆能在上下来回转动，故正确；
③丙图中，将单摆从A点放手，能摆到B点，说明存在能量损耗，若在O点放一小棒，抵住细绳，存在能量损耗，小球能摆到B点，不能上升到C点。故错误；
④由题知，AOB为完全光滑轨道，机械能守恒；小球从A点由静止滑下，则小球的机械能等于A点时的重力势能；整个过程中，机械能守恒，a虚线的最高点超过了A点的高度，滑出时受到重力作用，导致无法滑倒核A平齐的位置，d虚线中小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，故c符合实际；故错误；故正确的是①②，错误的是③④。
故选C。
【分析】机械能：机械能为动能和重力势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比。
10．【答案】D
【知识点】势能大小的比较；动能和势能的大小变化
【解析】【解答】A．从a点下滑到b点时，质量不变，速度增大，动能增加，故A正确，A不符合题意；
B．从b点运动到c点时，质量不变，高度增大，重力势能增加，故B正确，B不符合题意；
C．忽略空气阻力影响，从c点运动到d点的过程中，他只受到重力作用，机械能守恒，在c点的机械能等于d点的机械能，故C正确，C不符合题意；
D．人的质量不变，a点的高度大于c点的高度，在a点的重力势能大于c点的重力势能，故D错误，D符合题意。
故选D。
【分析】质量一定时，速度变大，动能变大，高度增大，重力势能变大，运行过程中，消耗机械能，在总机械能减小。
11．【答案】3；75%
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】(1)由图可知，该滑轮组的动滑轮上有3段绳子承担货物的重；
(2)由图乙可知，对货物做的功为有用功占总功75%，故该滑轮组机械效率为75%。
故答案为：3；75%。
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数；
（2）滑轮组的机械效率是有用功与总功的比，根据图乙分析回答。
12．【答案】重；不做功；电磁波
【知识点】二力平衡的条件及其应用；电磁波在日常生活中的应用；是否做功的判断
【解析】【解答】运动员举起杠铃静止时，杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是平衡力，大小相等、方向相反，作用在杠铃上，是一对平衡力。
运动员对杠铃有支持力，但杠铃没有移动距离，则支持力不做功。直播电视时，画面通过电磁波传播到千家万户。
【分析】物体静止时，受到的重力核支持力是平衡力；物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功；电视机利用电磁波传递信息。
13．【答案】变大；20
【知识点】功率的计算；势能大小的比较；势能的影响因素
【解析】【解答】无人机匀速上升时，质量不变，高度变大，重力势能变大；
无人机克服重力做的功为：
W=Gh=mgh=1kg×10N/kg×10m=100J
克服重力做功的功率为：
故答案为：变大；20。
【分析】（1）重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量不变时，高度越大，重力势能就越大；
（2）根据W=Gh=mgh求出无人机克服重力做的功，根据计算克服重力做功的功率。
14．【答案】200；；不变
【知识点】滑轮（组）的机械效率；增大或减小机械效率的方法；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）根据图片可知，滑轮组承担重力的绳子段数，
则绳子移动距离为，
那么绳子自由端的移动速度为。
（2）由图乙可知，此时电动机对绳子的拉力为200N。
根据可知，滑轮组的机械效率为。
（3）滑轮组的机械效率表示滑轮组机械性能的好坏，功率表示滑轮组拉力做功大小，则二者无关，所以若电动机匀速拉动绳子的功率减小，滑轮组的机械效率不变。
【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据s=nh计算绳子移动的距离，最后根据计算绳子自由端移动的速度；
（2）根据求出该滑轮组的机械效率；
（3）机械效率是有用功跟总功的比值；功率是指机械在单位时间内做功多少。
15．【答案】75%；300W；150N
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】 克服物体重力做的有用功为：W有=Gh=1800N×1m=1800J；
推力F做的总功为：W总=Fs=600N×4m=2400J，
则斜面的机械效率为：；
推力F做功的功率为：；
额外功为：W额=W总-W有=2400J-1800J=600J，
根据W=fs可得物体受到的摩擦力大小为：。
【分析】 （1）根据W有=Gh求出克服物体重力做的有用功，利用W总=Fs求出推力F做的总功，再根据求出斜面的机械效率；
（2）根据求出推力F做功的功率；
（3）根据W额=W总-W有求出额外功，利用W=fs求出物体受到的摩擦力大小。
16．【答案】重力势；等于；不守恒
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】（1）篮球在下落的过程中，高度降低，则重力势能减小，速度增大，则动能增大，所以将重力势能转化为动能。
（2）由乙图可知，篮球在B点和D点的动能相等，由于篮球的质量不变，影响动能的因素有质量和速度，所以篮球在D点的速度等于在B点的速度。
（3）由乙图可知，篮球在B点和D点的动能相等，篮球在B点的重力势能大于D点的重力势能，而物体机械能为动能和重力势能之和，所以篮球在B点的机械能大于在D点的机械能，故整个过程中机械能不守恒。
故答案为：重力势；等于；不守恒。
【分析】动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关，动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图分析解答。
17．【答案】400N；80%；100N
【知识点】斜面的机械效率；功的计算及应用；有用功和额外功
【解析】【解答】解：（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：
；
，
解得：
（2）若实际用力为500N，人所做的总功：
；
斜面的机械效率：
；（3）
即：
所以
答案： (1). 400N (2). 80% (3). 100N
【分析】此题考查的有关斜面机械效率的计算，（1）人做的有用功是将物体沿斜面推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=Fs，可求得施加的推力；
（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；
（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力．
18．【答案】减小阻力；等于；时间；见解析；t1；t2
【知识点】力作用的相互性；物体运动状态的变化；平衡状态的判断；增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】（1）水火箭的头部做成流线型，能减小运动过程中受到的空气阻力。
（2）相互作用力大小相等，水火箭对水向下的作用力与水对它向上的作用力是一对相互作用力，大小相等。
（3）水火箭上升的高度越高，从发射到落地的所需的时间越长，可以测量水火箭从发射到落地的所需的时间来，反映水火箭竖直上升的最大高度。
水火箭所装水的质量不同，上升高度不同，水的质量和起飞前瓶内气压可能会对水火箭飞行的最大高度产生影响。
（4）图中，0~t1时间段内，水火箭的速度逐渐增大，推力大于重力，t1~t2时间段内，水火箭的速度逐渐减小，说明推力小于重力，所以t1时刻速度最大，此时水火箭受力平衡，推力等于重力。
t2时刻速度为零，t2之后速度方向相反，说明水火箭开始向下运动，所以t2时刻水火箭升到最高点。
【分析】（1）水火箭做成流线型，可以减小阻力；
（2）物体间相互作用力大小相等；
（3）物体上升高度越高，落回到地面的时间越长，通过时间，可以反映高度的不同；
（4）物体变速运动时，受到非平衡力。
19．【答案】（1）木桩陷入沙坑的深度
（2）小于
（3）大于
（4）高度
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】（1）在此实验中我们是通过木桩陷入沙坑的深度来比较各个铁块重力势能的大小。
（2）根据图片可知，A下面的木桩陷入的深度小于B下面的木桩陷入的深度，则A铁块重力势能小于B的重力势能。若A、B两个块质量相同，则两个铁块下落的高度hA小于hB；
（3）根据图片可知，B下面的木桩陷入的深度大于C下面的木桩陷入的深度，则B铁块重力势能大于C的重力势能。若B、C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质量mB大于mC；
（4）通过以上分析可知，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
【分析】（1）根据题意可知，木桩陷进沙坑的深度越大，则铁块重力势能越大；
（2）（3）重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大，结合图象进行分析判断。
（4）根据上述分析确定影响重力势能大小的因素。
20．【答案】（1）减小；近；加大起跳速度
（2）当喷水的角度为30°或60°，水平射程为时，喷水角度为30°或60°；45°
（3）要提高跳远成绩，可以尽量减轻体重，减轻负担
【知识点】机械能及其转化；测量物体运动的平均速度
【解析】【解答】（1）图甲中，水柱上升，质量不变，速度不断减小，则动能不断减小；控制喷水嘴的方向不变，增大喷水速度，三次实验水喷出后的落点分别为A、B、C。分析实验现象，喷水的方向不变时，喷水速度越小，水上升的高度越小，喷水的距离越近，因此可知，跳远时，当起跳角度不变时，为提高成绩，应加大起跳速度。
（2）根据图丙，当喷水的角度为30°或60°，水平射程为70m，即水平射程为时，喷水角度为30°或60°；喷水的角度为45°时，水平射程最大，则跳远训练中，在起跳的速度一定时，起跳角度为45°时，跳远成绩最好。
（3）要提高跳远成绩，可以尽量减轻体重，减轻负担。
【分析】（1）物体的动能和质量、速度有关，质量一定，速度减小，动能减小；质量一定时，速度越小，喷水距离越小；
（2）跳远时，起跳速度一定时，起跳角度未45°时，距离最远；
（3）减小身体质量，可以提高跳远成绩。
（1）[1][2][3]如图甲所示，水柱在上升过程中质量不变，速度不断减小，则动能不断减小；控制喷水嘴的方向不变，增大喷水速度，三次实验记录的水喷出后的落点分别为A、B、C。分析实验现象可知，喷水的方向不变时，喷水速度越小，水上升的高度越小，喷水的距离越近，因此跳远时，当起跳角度不变时，为提高成绩，应加大起跳速度。
（2）[1][2]由图丙可知，当水平射程为时，喷水的角度为30°或60°；喷水的角度为45°时，水平射程最大，所以日常跳远训练中，当起跳的速度一定时，起跳角度为45°时，跳远成绩最好。
（3）要提高跳远成绩，可以尽量减轻体重，减轻负担。
21．【答案】（1）质量；转换
（2）速度；木块移动距离
（3）=
【知识点】探究影响物体动能大小的因素；探究影响物体势能大小的因素；机械能及其转化
【解析】【解答】探究重力势能与哪些因素有关时，
（1）实验时，图甲中A和C球高度相同，质量不同 ，在沙地中的深度不同，探究物体的重力势能与质量的关系。
实验中，通过沙地被砸的深度来判断重力势能的大小，利用的是转换法；
（2）图乙中，小球的质量相同，下滑的高度不同，则速度不同，探究的是动能与速度的关系。
小球的动能不同，推动木块移动的距离不同，通过小球推动木块移动的距离来判断动能的大小。小球推动木块移动的越远，则小球的动能越大。
（3）丙图中，同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，相同的弹性势能转化的动能相同，A、B两个质量不同的小球动能相同，当A、B小球撞击同一木块时，木块移动的距离相等，则sA=sB。
【分析】（1）不同质量的小球，下落高度相同，可以探究重力势能和质量的关系；通过沙地被砸的深度推断重力势能的大小，是转换法；
（2）质量相同的小球从不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，探究动能和速度的关系；
（3）相同弹簧被压缩的程度相同，具有的弹性势能相同，转化的动能相同，则推动物体移动的距离相等。
（1）[1]在探究物体重力势能与哪些因素有关的实验中，需要控制一些变量来单独研究某一因素对重力势能的影响。比较A和C球，可以看到它们的高度相同，但质量不同 ，所以这是在探究物体的重力势能与质量的关系。
[2]实验中，通过观察沙地被砸的深度来判断重力势能的大小，这种方法叫做转换法，即通过观察一个容易观察的现象（沙地被砸的深度）来推断一个不容易直接观察的现象（重力势能的大小）。
（2）[1][2]图乙探究的是动能与速度的关系。实验中，让小球从同一高度滚下，这样它们到达水平面时的速度就不同（高度越高，滚下时速度越大），然后通过观察小球推动木块移动的距离来判断动能的大小。如果小球推动木块移动的距离越远，就说明小球的动能越大。
（3）在丙图所示的装置中，如果用A、B两个质量不同的小球（mA >mB ）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，那么它们具有的弹性势能就相同。当弹簧释放时，弹性势能转化为动能，所以A、B两球获得的动能相等，因此，当A、B两个小球撞击同一木块时，木块移动的距离相等。
22．【答案】（1）h0-h1
（2）D
（3）形变量的平方
【知识点】势能大小的比较
【解析】【解答】探究弹性势能大小与形变量的关系时，
（1）弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x=h0-h1；
（2）实验中，弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即h2-h1；故选D；
（3）根据表中数据分析，可知Δh=15x2，即Δh与x2成正比例函数关系，即弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。
【分析】（1）弹簧的形变量等于弹簧的原长度减去弹簧被压缩后的长度；
（2）根据转换法，实验中，弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的；
（3）根据表格，分析Δh与x2的关系，得出结论。
23．【答案】（1）重力势；动
（2）①实验步骤：
1、让质量为m1的小钢球在轨道装置某一高度静止释放，用卷尺测出小钢球落地时离C点之间的水平距离s1；
2、再分别换用质量为m2、m3的小钢球在轨道装置同一高度静止释放，用卷尺分别测出小钢球落地时离C点之间的水平距离s2、s3；
判断依据：若 s1＞s2＞s3，则猜想正确，否则不正确。
②设计表格如下：
实验序号 抛出点离地面的高度H/m 小球的质量m/kg 小球释放时的高度h/m 落地点与抛出点的水平距离s/m
1
2
3
……
【知识点】能量的转化或转移；控制变量法与探究性实验方案
【解析】【解答】 （1）金属球从A运动到B的过程中，它的重力势能减小，而动能增大，因此重力势能转化为动能。
【分析】 （1）因为是光滑的曲面，所以，在曲面上滑下的小球没有能量的损耗，在能量转化过程中能量是守恒的，重力势能全部转化为动能；
（2）控制变量法是初中物理接触比较多的一种探究方法，需要掌握．控制变量法进行分析解答，知道应该控制哪些因素不变，改变哪些因素；探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动．同时要注意实验时的控制变量。
24．【答案】30；2.5；80；低；不变；变小
【知识点】增大或减小机械效率的方法；滑轮（组）机械效率的测量实验；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）从图中可知n=3，每次实验绳端移动距离：；
（2）第2空，测力计每个大格表示1N，中间10个小格，每个小格即分度值为0.1N，从图乙看出，指针对着第2个和第三个大格之间的第5个小格，故其读数为2.5N。
第3空，第2次实验中，滑轮组的机械效率为
，
第4空，分析从实验1至实验4的数据可知，在物重不变的情况下，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故可得出结论：提升重力相同的物体，动滑轮重力越大，滑轮组的机械效率越低。
（3）第5空，根据，可知，滑轮组机械效率与物体和绳端移动距离无关，由此可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）由题意可知，物体上升的高度为；
克服物体重力做的有用功为：；
由第1组实验数据分析可知，克服动滑轮的重力所做的额外功：；
拉力做的总功为：
；
所以摩擦引起的额外功为：；
故摩擦引起的额外功占总额外功的比例为：
由第3次实验数据分析，克服动滑轮的重力所做的额外功为：
；
拉力做的总功为：
可得摩擦引起的额外功为：
故摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由第4次实验数据分析可知，克服动滑轮的重力所做的额外功：
；
拉力做的总功为：
可得摩擦引起的额外功为：
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
故答案为：（1）30；（2）80；低；（3）不变；（4）0.03；变小。
【分析】（1）从图中可知n=3，根据s=nh得出每次实验绳端移动距离；
（2）测力计的分度值为0.1N，据此得出读数；根据， 得出第2次实验滑轮组的机械效率；分析数据可知：在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，据此得出结论；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，根据得出知滑轮组的机械效率的变化情况；
（4）四次实验中，根据W有用=Gh得出有用功；根据W动=G动h得出克服动滑轮的重力所做的额外功，根据W总=Fs得出总功，根据W摩=W总-W有用-W动得出摩擦引起的额外功，进而分别得出四次实验中摩擦引起的额外功占总额外功的比例，进而得出结论。
25．【答案】变小；变大；变小；安装了机械制动装置；重力势能；过山车
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素；参照物及其选择
【解析】【解答】（1）图中，过山车通过A点向上运动，速度减小，动能变小；高度增加，重力势能变大。
（2）过山车在运动时，克服摩擦阻力，部分机械能转化为内能，机械能变小，上升的高度减小。
（3）根据材料内容，过山车有机械制动装置，遇到紧急情况时，能够强力使其停止下来。
（4）当过山车在最高点时，重力势能最大，下行时，重力势能转化为动能，继续运动，重力势能为动力；
（5）天旋地转，指天、地相对于过山车有位置变化，是以过山车为参照物，天、地是运动的，才感到天旋地转。
【分析】（1）质量一定时，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大；
（2）运动的物体克服摩擦力，消耗机械能，机械能减小；
（3）过山车的紧急制动装置，使其可以停止下来；
（4）从高处下滑时，重力势能转化动能，相当于提供了动力；
（5）相当于参照物，有位置变化，是运动的。
26．【答案】（1）解：建筑材料上升的速度为
答：建筑材料上升的速度0.6m/s；
（2）解：10s内电动机输出的总功为
答：10s内电动机输出的总功6000J；
（3）解：建筑材料所受的重力为
对建筑材料做的有用功为
对动滑轮做的额外功为
动滑轮所受的重力为
答：动滑轮所受的重力300N；
（4）解：由机械效率公式
得
解得。另一批建筑材料上升的速度为
答：该建筑材料上升的速度0.2m/s。
【知识点】功率计算公式的应用；速度公式及其应用；重力及其大小的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用路程和时间的比值， 计算速度；
（2）根据功率和时间的乘积，计算功的大小；
（3）根据质量计算重力，利用重力和高度的乘积，计算做功多少；利用功和距离的比值， 计算力的大小；
（4）根据物体的重力和动滑轮的重力，计算机械效率；根据功率和力，可以计算速度大小。
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