21教育“胜哥课程”工作室
第16讲 机械能和功
考点 考试要求
1．理解动能和势能的含义 a
2．会对物体动能、势能大小的变化进行定性的判断 b
3．理解动能和势能的相互转化及机械能守恒 b
4．能用机械能守恒解释简单现象 c
记住做功的两个必要因素 a
理解功的物理含义 b
会运用功的公式W=Fs进行有关计算 c
知道功的国际制单位：焦耳 a
知道功是能量转化的量度 a
理解功率的含义 b
知道功率的国际制单位：瓦特 a
会用公式P=W/t 进行有关计算 c
一、机械能
1．动能
(1)动能的概念：物体由于______而具有的能．
(2)动能大小的决定因素：物体的______越大， ______越大，动能也越大．
2．重力势能
(1)重力势能的概念：物体由于______而具有的能．
(2)重力势能大小的决定因素：物体的______越大，______，具有的重力势能就越大．
3．弹性势能
(1)弹性势能的概念：物体由于发生___________而具有的势能．
(2)弹性势能大小的决定因素：物体的_____越大，弹性势能就越大．
4.机械能
（1）机械能：动能和势能之和。
（2）物体的动能、势能转化如下：
（3）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量_________．
（4）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少．减少的机械能转化为摩擦产生的___能．
注意：功和能在本质上是一致的，做功的过程就是机械能与其他形式的能相互转化的过程．
5.从隐含条件中判断动能、势能的变化情况
（1）如从“匀速”→v 不变、“加速（越来越快）”→v 变大和“减速（刹车）”→v 减小，判断速度大小的变化；
（2）从“上升”→h 变大、“下降（下滑）”→h 减小、“近地点（远地点）”等判断高度的变化；
（3）从“投放救灾物资的飞机”、“正在洒水的洒水车”→m减小；
（4）根据“光滑”→无摩擦力做功、“粗糙”→克服摩擦做功等判断机械能变化或根据动势能变化判断机械能变化。
6.实验：探究动能大小与哪些因素有关？
实验器材（质量不同的铁球、质量相同的铁球、木块等）
实验装置图
（1）小球在斜面必须保持_______释放；
（2）斜面要光滑，水平面有摩擦且足够长；
（3）转换法的应用（通过木块在水平面运动的________反映动能的大小）。
要点探究（控制变量法）
（1）探究动能大小与质量的关系（质量不同的两小球，从同一高度静止释放，控制小球______不变，小球质量越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
（2）探究动能大小与速度的关系（质量相同的两小球，从不同高度静止释放，控制小球______不变，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
实验结论
①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；
②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
交流与分析
（1）实验中能量的转化（小球从斜面由静止下落，下落过程中重力势能转化为动能，动能越来越大；在水平面上运动的小球将动能转化为内能，动能一直减小，直至为零）；
（2）实验推理与假设（当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线运动）。
（3）实验方案改进
①确保小球在斜面下滑时不偏离斜面可在斜面上增设光滑凹槽；
②采取单摆式悬挂小球进行实验。
二、功
（1）概念：如果物体受到______的作用，并且在这个________上通过了一段⑧______，就说这个力对物体做了功。
（2）物理意义：度量能量转化的多少。做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。例如：摩擦力做功是动能转化为内能，起重机对重物做功是电能转化为势能等。
（3）做功的两个必要因素：________________和___________________________ ．要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”．
（4）不做功的三种情况：
示意 图 缺力无功 缺距离无功 力与距离垂直无功
特点 物体在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，力的方向与距离的方向垂直
举例 在光滑水平面上匀速运动的小球 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力和水桶的重力不做功
（5）定义：力学中，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的_______；即功=力×距离。
（6）功的公式：_______．注意F和s必须“同一物体”、“同一时间”、“同一方向”．
（7）功的单位：焦耳(简称“焦”)，符号是“J”，1 J＝1 N·m.
（8）变形公式：求力 ；求距离 。
（9）拓展：重力做功W=______；摩擦力做功W=_______。
（10）常见功的估测：从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功 1 J；将地面上的物理课本捡起放到桌子上，人对课本做的功约为 2 J；中学生走到三楼，克服重力做的功约为3 000 J。
三、功率
1．功率的概念： _________________叫功率．功率用来描述________________ ，也可反映能量转化的快慢．
2．功率的公式：P＝ ____．
3．功率的单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)．
注意：功是指力在一定时间内产生的成效，功率是指所产生成效的快慢，因此做功多，但功率不一定大
4.推导公式：P= = =_______（v为物体在F作用下运动的平均速度，单位是m/s）。
5.单位换算：1千瓦=______瓦，1兆瓦=1×106瓦。
知识点1：机械能转化及守恒
例1：“胜哥”将铁球沿斜槽从顶端静止滚下，到达水平面后继续行驶，最后停止。如图所示，下列分析不正确的是---（ ）
A. 甲图：铁球从斜槽顶端到底端，重力做功，重力势能减小
B. 甲图：铁球在顶端时动能为零
C. 乙图：整个过程中铁球的机械能是守恒的
D. 乙图：磁铁对铁球磁力的作用，改变了铁球的运动方向
◆变式训练
1.“胜哥”在投篮，如图所示，当篮球投出后正处于加速下降的阶段，在此过程中，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是---（ ）
A．动能增大，重力势能减小
B．动能减小，重力势能增大
C．动能增大，重力势能增大
D．动能减小，重力势能减小
知识点2：探究物体的动能大小与哪些因素有关
例2：如图所示，“胜哥”在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下，撞到同一木块B上。实验中，通过观察____________________来判断钢球动能的大小；本实验用到的科学研究方法是______________(说出一种即可)。
◆变式训练
1.图为“胜哥”在用钢球探究物体动能大小跟哪些因素有关的实验装置。
（1）实验原理：
①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越_______。
②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越___________。
（2）实验现象:
①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越_____________。木块运动的距离越长。
②同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_______，木块运动的距离越长。
知识点3：判断力是否对物体做功
例3：小科通过视频号“胜哥课程”观看了做功条件的视频后对功有了深刻的理解。下列生活实例中，力对物体做功的有---( )
A. 甲和乙 B. 甲和丙 C. 乙和丙 D. 丙和丁
◆变式训练
1. 小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了非洲旱季，常用一种中间有转轴的塑料桶运水。如图所示，当黑人分别用背、抱、拉、滚的方式运满桶水，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，则对满桶水做功最多的是( )
知识点4：功的相关计算
例4：“胜哥”与同事进行了相关测试，甲、乙两辆完全相同的汽车且与司机的总质量一样，在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是---（ ）
A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙
C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙
◆变式训练
1.“胜哥”乘坐的列车以50米/秒的速度匀速行驶200秒，行驶中受到的阻力为2×105牛，这一过程中列车克服阻力做功 焦。
1．（2025·温州模拟）如图是物体在运动过程中动能 随时间t变化的曲线，该物体最有可能是( )
A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球
C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球
2．（2025·浙江模拟）体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（）
A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小
B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零
C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
D．若篮球在B 点的机械能相等，则在A 点弧线l的机械能大于弧线2
3．（2025·温州模拟）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（ ）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人上升和下降时最大速度不同
4．（2025·浙江模拟）某同学通过如图实验认识功和能、运动和力的关系。小球在斜面上由静止滚下，并推动木块继续运动一段距离。下列说法错误的是（ ）
A．小球下滚过程中动能增大，机械能也增大
B．小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功
C．小球撞击木块时，部分机械能转移到木块
D．小球在水平面上滚动时速度减小，是因为阻力的影响
5．（2025·温州模拟）彩虹滑道是近年来新兴的游乐项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。图乙是该游乐项目的简化模型，AB 段表示彩虹滑道，BC 段表示水平的人工草皮减速带。下列说法错误的是
A．彩虹滑道的高度越高，橡皮圈到达
B．点的速度越大B.在BC 段滑行的过程中，能量守恒
C．在整个过程中，人和橡皮圈的机械能守恒
D．在整个过程中，橡皮圈的内能不断增加
6．（2025·镇海区模拟）蹦床属于体操运动的一种，是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。如图所示是运动员到达最高点A 后沿竖直方向下落到最低点C的过程，若不计空气阻力，关于该过程说法正确的是（ ）
A．运动员下落过程中，到达B点时速度最快，动能最大
B．运动员在最低点C时，速度为0，受到非平衡力的作用
C．若运动员一直不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的
D．运动员从B点下落到C点的过程中，只有动能转化为弹性势能
7．（2025·宁波模拟）如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是( )
A．运动过程中小球的机械能保持不变
B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化
C．整个过程中小球的重力势能一直在减小
D．小球均未与台阶接触情况下，位点4动能大于位点3
8．（2025·温州模拟）如图所示，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时瓶内会充满白雾，这一实验现象表明
A．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少
B．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少
C．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能减少
D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加
9．（2025·南湖模拟）非洲早季，常用 Hipporoller(中间有转轴的塑料桶)运水。下列选项中，小华分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运满桶水，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，她对满桶水做功最多的是( )
A． B．
C． D．
10．（2025·温岭模拟）在滑雪比赛中，运动员冲出U型池后在最高点 A 完成空翻转体，经过B点下落至C点。若忽略空气阻力，下列关于运动过程分析合理的是
A．在A 点时运动员的动能为零
B．运动员在A点和B点的机械能相等
C．在整个过程中运动员运动状态保持不变
D．从A点到C点过程中，运动员速度增大，惯性变大
11．（2025九下·杭州模拟）如图所示，我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置——东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10秒时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核 (选填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很高的热量，原因是电流具有 (选填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造大阳的加热功率为 利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10秒时间，发电量则 kW·h。
12．（2025·温州模拟）在智能仓储物流中心，自动导引车承担货物搬运任务，极大提升了仓储运转效率。
（1）自动导引车在高速行驶转弯时，车上货物有时会向外侧滑落，这是因为货物具有 。
（2）若自动导引车满载货物后，沿水平轨道匀速行驶80米抵达指定货位，在此期间它受到的阻力是 200 牛，那么自动导引车行驶的动力为 牛，它克服阻力所做的功是 焦。
13．（2025·温州模拟）如图所示，单摆小球从左侧A点由静止释放经过最低点B然后到达右侧最高点C点(忽略绳子形变)。
（1）小球摆动到 点时动能最大；
（2）若小球到达C点时，所受的外力突然全部消失，则小球将 。
（3）由图分析可知，小球从A点运动到C点过程中，机械能 (选填“守恒”或“不守恒”)。
14．（2025·德清模拟）在某次跳伞训练过程中，一体重为500牛的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，速度与时间的关系如图，经15秒下落210米后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30秒，跳伞装备重力忽略不计。
（1）在这个过程中运动员的机械能 (选填“变小”、“变大”)；
（2）15秒至30秒运动员受到的重力 阻力(选填“大于”、“小于”或“等于”)；
（3）前15秒运动员重力做功的功率为 瓦。
15．（2025·浙江模拟）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的点A自由下落，第一次落地后弹起至 0.6米的最高点 B(如图甲所示)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1 米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙所示)。
（1）图甲中乒乓球从点 A 下落到弹起至点 B的过程中，机械能减少 焦。
（2）图乙中乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是 。
16．（2025·温州模拟）某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关 于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平(θ=0°)，保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 。
（4）若将保龄球置于Q 点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由： 。
17．（2025·丽水模拟）小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？小科进行了如下探究：
【提出问题】被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
【建立假设】被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
【实验验证】将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），静止释放后，A球向右摆动过程中，将 能转化为动能。
（2）为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是： 。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
（3）重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度 （填“有关”或“无关”）。
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是 。
18．（2025·镇海区模拟）在2023年杭州亚运会上，两只机器狗以铁饼“搬运工”身份忙碌地奔跑着。每当铁饼被掷出，机器狗便迅速跑向目标，工作人员将这一块铁饼放在机器狗背部，然后让它们返回投掷圈。完成任务后，它们会“趴”在场边等下一次指令，如图所示。已知铁饼质量为1kg。
以下是有关机器狗的一些参数：
品牌 自重 最大载重 最大速度 电池容量 充电电压
宇树go1 12kg 10kg 5m/s 6000mAh 24V
若机器狗的四肢与地面的总接触面积是24cm2，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍。机器狗每当剩余20%的能量就需回去充电，其余能量中有50%用于克服摩擦力做功。
（1）机器狗空载时对地面的压强；
（2）机器狗背着铁饼以最大速度返回时，求牵引力做功的功率；
（3）假定一次比赛中所有选手的平均成绩为50m，充满电的机器狗从投掷圈出发到运送铁饼回到投掷图作为一趟，在下一次充电前，机器狗最多能跑几趟
19．（2022·湖州）甲物体放在粗糙程度不变的水平地面上，在大小为6牛的水平推力F作用下，向右做速度为5米/秒的匀速直线运动，如图所示（忽略空气阻力）。下列叙述中，错误的是（ ）
A．甲物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用
B．甲物体受到水平向左的摩擦力大小为6牛
C．当F的大小为6牛时，做功的功率为30瓦
D．当F的大小为10牛时，甲物体将做速度大于5米/秒的匀速直线运动
20．（2022·杭州）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（ ）
A．W甲>W乙>W丙 B．W甲C．W甲=W乙=W丙 D．W甲=W乙21．（2023·舟山）功是能量转化的量度。下列实例中力对物体没有做功的是（ ）
A．人用力搬石头，没有搬动
B．叉车把货物从地面抬升到一定高度
C．人拎着书包沿楼梯走上二楼
D．人推小车通过一段距离
22．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（ ）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
23．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
24．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦
25．（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（ ）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
26．（2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自弹性绳重不计)
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能 （选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”)。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能 （选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”，下同)：运动员的动能 。
27．（2022·金华）跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。
（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是 ；
（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是 。
28．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与 的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为 能。
29．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少 焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是 。
30．（2022·绍兴）在“研究动能大小与速度关系”实验中，小敏利用图甲中的装置进行研究，在水平面铺上材料A制成的粗糙平板，同一小球从斜面不同高度静止释放，运动一段距离后停止，位置如图。
（1）根据图甲实验结果，可得出的结论是：质量相同时，物体的速度越大， 。
（2）图乙中，水平面铺上不同材料的平板，其中材料A、B、C粗糙程度依次减小。小敏先后三次将同一小球从同一高度静止释放，刚到底部时用频闪相机（间隔相同时间自动拍摄）开始记录小球在平板上的位置情况，请在材料C平板上画出第2、3次频闪相机拍摄到小球的大致位置。
（3）小敏调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，下列最符合实际的现象是 。
31．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰雹在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较 。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？
（3）在总厚度不变的情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同的单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上.下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。
32．（2023·丽水）2023年，广交会上展出的可骑行电动行李箱，受到许多客商的欢迎。某品牌电动行李箱的部分参数如下表。质量为50千克的测试者坐在空行李箱上(如图)，以最大速度在展厅匀速直线骑行20秒，骑行时所受阻力是总重的0.04倍。
部分参数
最大速度 3米/秒
空箱质量 10千克
轮子与地面的总接触面积 0.003米2
（1）测试者在20秒内骑行的路程为 米；
（2）求测试者坐在电动行率箱上时，行李箱对水平地面的压强；
（3）求测试过程中电动行李箱克服阻力做功的功率。
33．（2025·浙江）同学们好奇古人是如何将巨物搬到高处的(省略古人劳动场景)，将相关猜想画成如下简图。其中，A与石头之间用绳索固定，AC 是杠杆，C处用人体的重力拉动杠杆，AC=4.8m，AB=0.8m，石头重5000 kg。
（1）此杠杆是 (填“省力”或“省距离”)杠杆。
（2）在某次操作中，石头在MN上移动0.1m，高度升高0.05 m，求克服石头重力做的功。
（3）在某次操作中，绳子与AC垂直，AC 与竖直方向成： ，要拉动巨石，绳子对巨石的拉力至少为32100 N，假设每个人的体重是60kg，C处要用多少个人才能把石头拉起
答案
知识梳理
一、机械能
1． (1) 运动
(2) 运动速度 质量
2． (1) 被举高
(2) 质量 高度越高
3． (1) 弹性形变
(2) 弹性形变
4.（4） 热
6.（1） 速度 （2） 质量
二、功
（1） 力 上通过了一段
（3） 作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离
（5） 乘积
（6） W=Fs
（8） F=W/s s =W/ F
（9） Gh fs
三、功率
1． 单位时间内所做的功 做功快慢
2． W/t
4. W/t （Fs）/t Fv
5. 1000
考点突破
例1：C 1.A
例2：木块B被撞的距离 控制变量法(转换法)
1.（1）① 大 ② 大 （2）① 高 ② 大
例3：B 1. C
例4：C 1. 2×109 J
夯实基础
1．C 2．D 3．D 4．A 5．C 6．B 7．D 8．A 9．C 10．B
11．（1）聚变 （2）热效应 （3）2×106
12．（1）惯性 （2）200；16000
13．（1）B （2）静止 （3）不守恒
14．（1）变小 （2）等于 （3）7000
15．（1）0.0108 （2）水
16．（1）不变 （2）让保龄球从同一位置由静止释放
（3）由图乙可知，角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多
（4）不能，因为保龄球能到达的最高点低于塑料瓶的位置
17．（1）重力势能
（2）将A球拉至不同的高度（保持细线绷直）后静止释放（或将A球拉开不同的角度）
（3）无关
（4）被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
18．（1）解：机器狗空载时对地面的压力等于自身重力，即F=G=mg=12kg×10N/kg=120N，
机器狗空载时对地面的压强：。
（2）解：机器狗背着铁饼的总重力：G'=m'g=（12kg+1kg）×10N/kg=130N，
运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍，机器狗背着铁饼以最大速度返回时受到牵引力等于阻力，即F'=0.3G'=0.3×130N=39N，
牵引力做功的功率：P=F'v=39N×5m/s=195W。
（3）解：充满电的机器狗运送一趟做功：W=F's+F″s=39N×50m+0.3×120N×50m=3750J，
机器狗做功消耗的电能：W'=（1-20%）×50%×UIt=（1-20%）×50%×24V×6A×3600s=207306J，
机器狗最多能跑趟：。
真题再现
19．D 20．C 21．A 22．D 23．D 24．C 25．B
26．（1）不变 （2）增大；先增大后减小
27．（1）变小 （2）凝固
28．（1）质量大小 （2）内
29．（1）0.0108 （2）水
30．（1）具有的动能越大
（2）
（3）B
31．（1）大 （2）将方格划分得更小 （3）铺设间隔为0的双层薄膜
32．（1）60
（2）F=G总=(m人+m物)g= （50kg+10kg) ×10N/kg=600N
p= F/S=600N/0.003m2=2×105Pa
（3）f=0.04G总=0.04×600N=24N
P=fv=24N×3m/s= 72W
33．（1）省力
（2）克服石头重力做的功。
（3）根据杠杆平衡条件可知，，可知
人数为
可知最少需要22个人。
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第16讲 机械能和功
考点 考试要求
1．理解动能和势能的含义 a
2．会对物体动能、势能大小的变化进行定性的判断 b
3．理解动能和势能的相互转化及机械能守恒 b
4．能用机械能守恒解释简单现象 c
记住做功的两个必要因素 a
理解功的物理含义 b
会运用功的公式W=Fs进行有关计算 c
知道功的国际制单位：焦耳 a
知道功是能量转化的量度 a
理解功率的含义 b
知道功率的国际制单位：瓦特 a
会用公式P=W/t 进行有关计算 c
一、机械能
1．动能
(1)动能的概念：物体由于_运动_而具有的能．
(2)动能大小的决定因素：物体的__运动速度_越大， _质量_越大，动能也越大．
2．重力势能
(1)重力势能的概念：物体由于__被举高____而具有的能．
(2)重力势能大小的决定因素：物体的__质量_越大，_高度越高_，具有的重力势能就越大．
3．弹性势能
(1)弹性势能的概念：物体由于发生__弹性形变_____而具有的势能．
(2)弹性势能大小的决定因素：物体的__弹性形变___越大，弹性势能就越大．
4.机械能
（1）机械能：动能和势能之和。
（2）物体的动能、势能转化如下：
（3）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量__保持不变___．
（4）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少．减少的机械能转化为摩擦产生的__热_能．
注意：功和能在本质上是一致的，做功的过程就是机械能与其他形式的能相互转化的过程．
5.从隐含条件中判断动能、势能的变化情况
（1）如从“匀速”→v 不变、“加速（越来越快）”→v 变大和“减速（刹车）”→v 减小，判断速度大小的变化；
（2）从“上升”→h 变大、“下降（下滑）”→h 减小、“近地点（远地点）”等判断高度的变化；
（3）从“投放救灾物资的飞机”、“正在洒水的洒水车”→m减小；
（4）根据“光滑”→无摩擦力做功、“粗糙”→克服摩擦做功等判断机械能变化或根据动势能变化判断机械能变化。
6.实验：探究动能大小与哪些因素有关？
实验器材（质量不同的铁球、质量相同的铁球、木块等）
实验装置图
（1）小球在斜面必须保持__静止_释放；
（2）斜面要光滑，水平面有摩擦且足够长；
（3）转换法的应用（通过木块在水平面运动的_距离_反映动能的大小）。
要点探究（控制变量法）
（1）探究动能大小与质量的关系（质量不同的两小球，从同一高度静止释放，控制小球__速度__不变，小球质量越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
（2）探究动能大小与速度的关系（质量相同的两小球，从不同高度静止释放，控制小球__质量___不变，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越远，动能越大）；
实验结论
①质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；
②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
交流与分析
（1）实验中能量的转化（小球从斜面由静止下落，下落过程中重力势能转化为动能，动能越来越大；在水平面上运动的小球将动能转化为内能，动能一直减小，直至为零）；
（2）实验推理与假设（当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线运动）。
（3）实验方案改进
①确保小球在斜面下滑时不偏离斜面可在斜面上增设光滑凹槽；
②采取单摆式悬挂小球进行实验。
二、功
（1）概念：如果物体受到__力__的作用，并且在这个_力的方向____上通过了一段 ___距离___，就说这个力对物体做了功。
（2）物理意义：度量能量转化的多少。做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。例如：摩擦力做功是动能转化为内能，起重机对重物做功是电能转化为势能等。
（3）做功的两个必要因素：_作用在物体上的力__和__物体在力的方向上通过的距离_____ ．要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”．
（4）不做功的三种情况：
示意 图 缺力无功 缺距离无功 力与距离垂直无功
特点 物体在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，力的方向与距离的方向垂直
举例 在光滑水平面上匀速运动的小球 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力和水桶的重力不做功
（5）定义：力学中，功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的__乘积_____；即功=力×距离。
（6）功的公式：_W=Fs_．注意F和s必须“同一物体”、“同一时间”、“同一方向”．
（7）功的单位：焦耳(简称“焦”)，符号是“J”，1 J＝1 N·m.
（8）变形公式：求力 F=W/s ；求距离 s =W/ F 。
（9）拓展：重力做功W=_Gh__；摩擦力做功W=__fs_____。
（10）常见功的估测：从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功 1 J；将地面上的物理课本捡起放到桌子上，人对课本做的功约为 2 J；中学生走到三楼，克服重力做的功约为3 000 J。
三、功率
1．功率的概念： _单位时间内所做的功_叫功率．功率用来描述__做功快慢___ ，也可反映能量转化的快慢。
2．功率的公式：P＝ __W/t__．
3．功率的单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)．
注意：功是指力在一定时间内产生的成效，功率是指所产生成效的快慢，因此做功多，但功率不一定大.
4.推导公式：P= W/t = （Fs）/t =__Fv_____（v为物体在F作用下运动的平均速度，单位是m/s）。
5.单位换算：1千瓦=_1000__瓦，1兆瓦=1×106瓦。
知识点1：机械能转化及守恒
例1：“胜哥”将铁球沿斜槽从顶端静止滚下，到达水平面后继续行驶，最后停止。如图所示，下列分析不正确的是---（ ）
A. 甲图：铁球从斜槽顶端到底端，重力做功，重力势能减小
B. 甲图：铁球在顶端时动能为零
C. 乙图：整个过程中铁球的机械能是守恒的
D. 乙图：磁铁对铁球磁力的作用，改变了铁球的运动方向
解析：本题考查机械能的知识。A.铁球从顶端滑到底端，重力做正功，重力势能减小，A表述正确；B.铁球在顶端时静止，动能为零，B表述正确；C.铁球在整个过程中受到磁铁磁力的作用，磁力充当了外力，所以铁球不满足机械能守恒的条件，C错误，选C；D.从图乙可以看出，铁球做曲线运动，在磁力作用下改变了运动方向，D表述正确。
答案：C
◆变式训练
1.“胜哥”在投篮，如图所示，当篮球投出后正处于加速下降的阶段，在此过程中，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是---（ ）
A．动能增大，重力势能减小
B．动能减小，重力势能增大
C．动能增大，重力势能增大
D．动能减小，重力势能减小
解析：动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。正在加速下降的篮球，质量不变，速度变大，动能增大，同时高度下降，重力势能减小。故选：A。
答案：A
知识点2：探究物体的动能大小与哪些因素有关
例2：如图所示，“胜哥”在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下，撞到同一木块B上。实验中，通过观察____________________来判断钢球动能的大小；本实验用到的科学研究方法是______________(说出一种即可)。
【解析】在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，是通过木块B被撞的距离来判断钢球的动能大小的，这里运用了转换法；实验中控制小球的质量不变(用同一小球)，让钢球从不同的高度由静止滚下，探究物体的动能与速度的关系，用到了控制变量法。
【答案】木块B被撞的距离 控制变量法(转换法)
◆变式训练
1.图为“胜哥”在用钢球探究物体动能大小跟哪些因素有关的实验装置。
（1）实验原理：
①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越_______。
②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越___________。
（2）实验现象:
①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越_____________。木块运动的距离越长。
②同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越_______，木块运动的距离越长。
解析：（1）①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；（2）①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。
答案：（1）① 大 ② 大 （2）① 高 ② 大
知识点3：判断力是否对物体做功
例3：小科通过视频号“胜哥课程”观看了做功条件的视频后对功有了深刻的理解。下列生活实例中，力对物体做功的有---( )
A. 甲和乙 B. 甲和丙 C. 乙和丙 D. 丙和丁
解析：做功必须同时满足两个条件：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上移动一段距离。甲图中小车受到推力作用，而且在推力的方向上前进了一段距离，故推力做功；乙图中提着滑板的力竖直向上，但滑板在水平方向移动一段距离，则人对滑板不做功；丙图中物体受到竖直向上的拉力，而且在拉力的方向上移动一段距离，则力对物体做功；丁图中人虽然对石头施加了力，但石头没有移动距离，故力对石头不做功。
答案：B
◆变式训练
1. 小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了非洲旱季，常用一种中间有转轴的塑料桶运水。如图所示，当黑人分别用背、抱、拉、滚的方式运满桶水，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，则对满桶水做功最多的是( )
解析：本题考查做功的必要因素和功的计算。A、B两图中，重力的方向竖直向下，人对桶的力竖直向上，桶在水平方向上通过了一段距离，由于力与距离垂直，因而力对桶不做功；C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力，所以C中拉力大于D中拉力，因此C做功最多，故选C。
答案：C
知识点4：功的相关计算
例4：“胜哥”与同事进行了相关测试，甲、乙两辆完全相同的汽车且与司机的总质量一样，在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是---（ ）
A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙
C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙
解析：（1）在水平方向上，甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲＝f甲，F乙＝f乙； 甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牵引力F甲＝F乙；
（2）v甲＜v乙， 所以在相同的时间内路程关系： s甲＜s乙，F甲＝F乙。 根据W＝Fs可知，W甲＜W乙。
答案：C
◆变式训练
1.“胜哥”乘坐的列车以50米/秒的速度匀速行驶200秒，行驶中受到的阻力为2×105牛，这一过程中列车克服阻力做功 焦。
解析：列车行驶的路程为s＝vt＝50 m/s×200 s＝1×104 m，列车克服阻力做的功为W＝fs＝2×105 N×1×104 m＝2×109 J。
答案： 2×109 J
1．（2025·温州模拟）如图是物体在运动过程中动能 随时间t变化的曲线，该物体最有可能是( )
A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球
C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球
2．（2025·浙江模拟）体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（）
A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小
B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零
C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
D．若篮球在B 点的机械能相等，则在A 点弧线l的机械能大于弧线2
3．（2025·温州模拟）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（ ）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人上升和下降时最大速度不同
4．（2025·浙江模拟）某同学通过如图实验认识功和能、运动和力的关系。小球在斜面上由静止滚下，并推动木块继续运动一段距离。下列说法错误的是（ ）
A．小球下滚过程中动能增大，机械能也增大
B．小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功
C．小球撞击木块时，部分机械能转移到木块
D．小球在水平面上滚动时速度减小，是因为阻力的影响
5．（2025·温州模拟）彩虹滑道是近年来新兴的游乐项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。图乙是该游乐项目的简化模型，AB 段表示彩虹滑道，BC 段表示水平的人工草皮减速带。下列说法错误的是
A．彩虹滑道的高度越高，橡皮圈到达
B．点的速度越大B.在BC 段滑行的过程中，能量守恒
C．在整个过程中，人和橡皮圈的机械能守恒
D．在整个过程中，橡皮圈的内能不断增加
6．（2025·镇海区模拟）蹦床属于体操运动的一种，是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。如图所示是运动员到达最高点A 后沿竖直方向下落到最低点C的过程，若不计空气阻力，关于该过程说法正确的是（ ）
A．运动员下落过程中，到达B点时速度最快，动能最大
B．运动员在最低点C时，速度为0，受到非平衡力的作用
C．若运动员一直不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的
D．运动员从B点下落到C点的过程中，只有动能转化为弹性势能
7．（2025·宁波模拟）如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是( )
A．运动过程中小球的机械能保持不变
B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化
C．整个过程中小球的重力势能一直在减小
D．小球均未与台阶接触情况下，位点4动能大于位点3
8．（2025·温州模拟）如图所示，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时瓶内会充满白雾，这一实验现象表明
A．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少
B．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少
C．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能减少
D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加
9．（2025·南湖模拟）非洲早季，常用 Hipporoller(中间有转轴的塑料桶)运水。下列选项中，小华分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运满桶水，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，她对满桶水做功最多的是( )
A． B．
C． D．
10．（2025·温岭模拟）在滑雪比赛中，运动员冲出U型池后在最高点 A 完成空翻转体，经过B点下落至C点。若忽略空气阻力，下列关于运动过程分析合理的是
A．在A 点时运动员的动能为零
B．运动员在A点和B点的机械能相等
C．在整个过程中运动员运动状态保持不变
D．从A点到C点过程中，运动员速度增大，惯性变大
11．（2025九下·杭州模拟）如图所示，我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置——东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10秒时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核 (选填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很高的热量，原因是电流具有 (选填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造大阳的加热功率为 利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10秒时间，发电量则 kW·h。
12．（2025·温州模拟）在智能仓储物流中心，自动导引车承担货物搬运任务，极大提升了仓储运转效率。
（1）自动导引车在高速行驶转弯时，车上货物有时会向外侧滑落，这是因为货物具有 。
（2）若自动导引车满载货物后，沿水平轨道匀速行驶80米抵达指定货位，在此期间它受到的阻力是 200 牛，那么自动导引车行驶的动力为 牛，它克服阻力所做的功是 焦。
13．（2025·温州模拟）如图所示，单摆小球从左侧A点由静止释放经过最低点B然后到达右侧最高点C点(忽略绳子形变)。
（1）小球摆动到 点时动能最大；
（2）若小球到达C点时，所受的外力突然全部消失，则小球将 。
（3）由图分析可知，小球从A点运动到C点过程中，机械能 (选填“守恒”或“不守恒”)。
14．（2025·德清模拟）在某次跳伞训练过程中，一体重为500牛的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，速度与时间的关系如图，经15秒下落210米后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30秒，跳伞装备重力忽略不计。
（1）在这个过程中运动员的机械能 (选填“变小”、“变大”)；
（2）15秒至30秒运动员受到的重力 阻力(选填“大于”、“小于”或“等于”)；
（3）前15秒运动员重力做功的功率为 瓦。
15．（2025·浙江模拟）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的点A自由下落，第一次落地后弹起至 0.6米的最高点 B(如图甲所示)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1 米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙所示)。
（1）图甲中乒乓球从点 A 下落到弹起至点 B的过程中，机械能减少 焦。
（2）图乙中乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是 。
16．（2025·温州模拟）某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关 于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平(θ=0°)，保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 。
（4）若将保龄球置于Q 点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由： 。
17．（2025·丽水模拟）小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？小科进行了如下探究：
【提出问题】被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
【建立假设】被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
【实验验证】将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），静止释放后，A球向右摆动过程中，将 能转化为动能。
（2）为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是： 。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
（3）重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度 （填“有关”或“无关”）。
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是 。
18．（2025·镇海区模拟）在2023年杭州亚运会上，两只机器狗以铁饼“搬运工”身份忙碌地奔跑着。每当铁饼被掷出，机器狗便迅速跑向目标，工作人员将这一块铁饼放在机器狗背部，然后让它们返回投掷圈。完成任务后，它们会“趴”在场边等下一次指令，如图所示。已知铁饼质量为1kg。
以下是有关机器狗的一些参数：
品牌 自重 最大载重 最大速度 电池容量 充电电压
宇树go1 12kg 10kg 5m/s 6000mAh 24V
若机器狗的四肢与地面的总接触面积是24cm2，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍。机器狗每当剩余20%的能量就需回去充电，其余能量中有50%用于克服摩擦力做功。
（1）机器狗空载时对地面的压强；
（2）机器狗背着铁饼以最大速度返回时，求牵引力做功的功率；
（3）假定一次比赛中所有选手的平均成绩为50m，充满电的机器狗从投掷圈出发到运送铁饼回到投掷图作为一趟，在下一次充电前，机器狗最多能跑几趟
19．（2022·湖州）甲物体放在粗糙程度不变的水平地面上，在大小为6牛的水平推力F作用下，向右做速度为5米/秒的匀速直线运动，如图所示（忽略空气阻力）。下列叙述中，错误的是（ ）
A．甲物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用
B．甲物体受到水平向左的摩擦力大小为6牛
C．当F的大小为6牛时，做功的功率为30瓦
D．当F的大小为10牛时，甲物体将做速度大于5米/秒的匀速直线运动
20．（2022·杭州）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（ ）
A．W甲>W乙>W丙 B．W甲C．W甲=W乙=W丙 D．W甲=W乙21．（2023·舟山）功是能量转化的量度。下列实例中力对物体没有做功的是（ ）
A．人用力搬石头，没有搬动
B．叉车把货物从地面抬升到一定高度
C．人拎着书包沿楼梯走上二楼
D．人推小车通过一段距离
22．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（ ）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
23．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
24．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦
25．（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（ ）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
26．（2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自弹性绳重不计)
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能 （选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”)。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能 （选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”，下同)：运动员的动能 。
27．（2022·金华）跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。
（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是 ；
（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是 。
28．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与 的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为 能。
29．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少 焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是 。
30．（2022·绍兴）在“研究动能大小与速度关系”实验中，小敏利用图甲中的装置进行研究，在水平面铺上材料A制成的粗糙平板，同一小球从斜面不同高度静止释放，运动一段距离后停止，位置如图。
（1）根据图甲实验结果，可得出的结论是：质量相同时，物体的速度越大， 。
（2）图乙中，水平面铺上不同材料的平板，其中材料A、B、C粗糙程度依次减小。小敏先后三次将同一小球从同一高度静止释放，刚到底部时用频闪相机（间隔相同时间自动拍摄）开始记录小球在平板上的位置情况，请在材料C平板上画出第2、3次频闪相机拍摄到小球的大致位置。
（3）小敏调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，下列最符合实际的现象是 。
31．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰雹在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较 。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？
（3）在总厚度不变的情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同的单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上.下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。
32．（2023·丽水）2023年，广交会上展出的可骑行电动行李箱，受到许多客商的欢迎。某品牌电动行李箱的部分参数如下表。质量为50千克的测试者坐在空行李箱上(如图)，以最大速度在展厅匀速直线骑行20秒，骑行时所受阻力是总重的0.04倍。
部分参数
最大速度 3米/秒
空箱质量 10千克
轮子与地面的总接触面积 0.003米2
（1）测试者在20秒内骑行的路程为 米；
（2）求测试者坐在电动行率箱上时，行李箱对水平地面的压强；
（3）求测试过程中电动行李箱克服阻力做功的功率。
33．（2025·浙江）同学们好奇古人是如何将巨物搬到高处的(省略古人劳动场景)，将相关猜想画成如下简图。其中，A与石头之间用绳索固定，AC 是杠杆，C处用人体的重力拉动杠杆，AC=4.8m，AB=0.8m，石头重5000 kg。
（1）此杠杆是 (填“省力”或“省距离”)杠杆。
（2）在某次操作中，石头在MN上移动0.1m，高度升高0.05 m，求克服石头重力做的功。
（3）在某次操作中，绳子与AC垂直，AC 与竖直方向成： ，要拉动巨石，绳子对巨石的拉力至少为32100 N，假设每个人的体重是60kg，C处要用多少个人才能把石头拉起
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】斜抛到最高点时，物体的速度不为零，所以动能不为零，但此时动能最小。
【解答】由图可知，动能先减小后变大。
A、竖直向上垫起的排球，向上运动时，动能转化为重力势能，可知动能减小，最高点动能为零，向下运动，重力势能转化为动能，动能变大，故A错误；
B、离开脚后在地上滚动的足球，在摩擦力的作用下做减速运动，动能减小到零，故B错误；
C、斜向上用力抛出的铅球，向上运动时，动能转化为重力势能，可知动能减小，最高点动能不为零，向下运动，重力势能转化为动能，动能变大，故C正确；
D、从空中自由下落的篮球，重力势能转化为动能，动能逐渐变大，故D错误。
故答案为：C。
2．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）动能与质量和速度有关；
（3）空气阻力不可忽略且大小恒定，篮球运动过程中克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能。
【解答】A、篮球上升时，重力势能增加，动能减小，篮球下落时重力势能减小，动能增加；整个过程因不能忽略空气阻力，故因克服空气阻力做功，部分械能转化为内能，机械能减小，A错误；
B、篮球在弧线1和弧线2的最高点速度不为零，动能都不为零，B错误；
C、重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故C错误；
D、由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，若篮球在B点的机械能相等，则在A点的机械能弧线1大于弧线2，故D正确。
故答案为：D。
3．【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，弹性形变程度越大，弹性势能越大；
影响动能的因素有：质量和速度，质量一定时，速度越大，动能越大；
影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、人在B点时速度最快，动能最大，人从B点运动到C点，动能减小；由于高度增加，重力势能增加，故A错误；
B、人在B点时速度最大，此时弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，继续向上运动的过程中，弹性绳恢复原状，之后，人由于惯性继续向上运动至最高点，动能转化为重力势能，所以最高点C时，弹性势能为0，故B错误；
C、人在B点时速度最快，动能最大，人从A点运动到B点，动能增大，故C错误；
D、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故D正确。
故答案为：D。
4．【答案】A
【知识点】阻力对物体运动影响的探究实验；力与运动的关系；功；能量的相互转化和转移；机械能守恒
【解析】【分析】小球运动过程中与斜面及水平面产生摩擦，机械能转化为内能，机械能减小。
【解答】A、小球滚下时，重力势能转化为动能和内能，动能增大，但机械能减小，故A错误，符合题意；
B、小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功，即重力势能转化为动能，故B正确，不符合题意；
C、小球撞击木块时，部分机械能转移到木块，木块开始运动，故C正确，不符合题意；
D、小球在水平面上滚动时速度减小，说明小球的运动状态发生改变，是因为阻力的影响，故D正确，不符合题意。
故答案为：A。
5．【答案】C
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】（1）机械能包括动能和势能，动能与物体的质量和速度有关，势能与物体的质量和高度有关。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；但如果有摩擦力等其他力做功，机械能会减少，减少的机械能转化为内能等其他形式的能。
（2）能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
【解答】A、彩虹滑道的高度越高，橡皮圈的重力势能越大，下滑过程中重力势能转化为动能越多，到达 B 点的动能越大，速度越大，故该选项正确。
B、在 BC 段滑行的过程中，橡皮圈受到摩擦力的作用，机械能会转化为内能等，但整个系统的能量（机械能和内能等）是守恒的，符合能量守恒定律，故该选项正确。
C、在整个过程中，橡皮圈在 AB 段下滑时受到摩擦力，在 BC 段滑行时也受到摩擦力，摩擦力做功，机械能会转化为内能，所以人和橡皮圈的机械能不守恒，故该选项错误。
D、在整个过程中，由于摩擦力的存在，机械能不断转化为橡皮圈的内能，所以橡皮圈的内能不断增加，故该选项正确。
故答案为：C。
6．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
B.运动员在最低点C时，受到的弹力大于重力；
C.不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒；
D.重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，弹性势能越大。
【解答】A.运动员下落过程中，到达B点时，刚接触蹦床，此时的重力大于弹力，运动员的速度继续增大，此时速度不是最快，动能不是最大，故A错误；
B.运动员在最低点C时，速度为0，受到的弹力大于重力，受到非平衡力的作用，故B正确；
C.从整个系统来说能量是守恒的，但运动员在下落到蹦床直到离开蹦床时，会有能量损耗，一部分机械能会转化为人的内能，所以若运动员不发力，不会一直运动下去，故C错误；
D.运动员从B点下落到C点的过程中，质量不变，速度减小，高度降低，动能和重力势能转化为弹性势能，故D错误。
故选B。
7．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【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。
（3）物体克服阻力做功，一部分机械能转化为内能。
【解答】AB、运动过程中，小球会克服阻力做功，机械能逐渐减小，一部分机械能转化为了内能；在下落过程中，小球的重力势能会转化为动能；在碰撞的过程中，小球的动能会转化为小球的弹性势能，故AB错误；
C、根据图片可知，小球在碰撞后的高度上升、质量不变，小球的重力势能增大，所以这个过程中小球的重力势能不是一直减小的，故C错误；
D、小球均未与台阶接触情况下，位置4的速度大于位置3的速度，位置4动能大于位置3的动能，故D正确。
故答案为：D。
8．【答案】A
【知识点】液化及液化现象；功；力是否做功的判断
【解析】【分析】当对物体做功时，物体内能增加；物体对外做功时，内能减少；
物质由气态变为液态叫液化，据此分析解答。
【解答】A、用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时，瓶内气体对塞子做功，即气体对外界做功；根据能量守恒定律，气体的内能转化为塞子的机械能，所以瓶内气体内能减少，又因为内能与温度有关，内能减少，瓶内温度降低。瓶内的酒精蒸气遇冷液化成小水滴，形成白雾，故A选项正确；
B、气体对外界做功时，内能减少，温度应该降低，而不是升高，故B选项错误；
C、是瓶内气体对外界做功，不是外界对气体做功，且瓶内温度应降低，内能减少，故C选项错误；
D、是气体对外界做功，不是外界对气体做功，同时瓶内温度降低，内能减少，故D选项错误。
故答案为：A。
9．【答案】C
【知识点】功；力是否做功的判断；功的计算公式的应用
【解析】【分析】 做功是能量由一种形式转化为另一种的形式的过程。做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。经典力学的定义：当一个力作用在物体上，并使物体在力的方向上通过了一段距离，力学中就说这个力对物体做了功；
【解答】A. 背背，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程 ，做功为0J；A错误；
B. 手抱 ，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程， 做功为0J，B错误；
C. 平拉 ，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，做功为拉力和距离的成绩，拉力等于滑动摩擦力，C正确；
D. 滚拉的方式 ，在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程，做功为拉力和距离的成绩，拉力等于滚动摩擦力，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，所以做功比C少；
故答案为：C
10．【答案】B
【知识点】平衡状态的判断；动能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】做曲线运动时，最高点的速度不为零，可知动能不为零。
【解答】A、由图可知A点后运动员做曲线运动，说明在A点时力的方向与运动方向不在同一直线上，可知A点速度不为零，则动能不为零，故A错误；
B、从A到B，忽略空气阻力，重力势能转化为动能，机械能守恒，故B正确；
C、整个过程中运动员的运动状态发生改变，运动状态的改变包括速度大小的改变，以及运动方向的改变，故C错误；
D、惯性与物体的质量有关，运动员的质量不变，所以惯性不变，故D错误。
故答案为：B。
11．【答案】（1）聚变
（2）热效应
（3）2×106
【知识点】功率计算公式的应用；核裂变与核聚变；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 （1）将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这种反应叫做聚变，也称为热核反应；
（2）根据焦耳定律可知电流具有热效应；
（3）已知功率和发电效率，利用公式W=ηPt可计算每小时发电量。
【解答】 （1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
（2）根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；
（3）人造太阳”每小时发电量为：W=ηPt=60%×1.2×1012W×10s=60%×1.2×109kW×h=2×106kW h。
12．【答案】（1）惯性
（2）200；16000
【知识点】惯性；二力平衡的条件及其应用；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）惯性是物质的属性，任何物质均具有惯性。
（2）平衡力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上。
（3）功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积。
【解答】（1）货物具有惯性，能保持原来的运动状态，所以自动导引车在高速行驶转弯时，车上货物有时会向外侧滑落。
（2）自动导引车做匀速直线运动，说明受力平衡，动力等于摩擦阻力，阻力为200N，可知动力也为200N。
（3）克服阻力所做的功。
13．【答案】（1）B
（2）静止
（3）不守恒
【知识点】牛顿第一定律；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度大小有关；
（2）根据牛顿第一定律分析解答；
（3）比较C点和A点的高度大小，从而比较机械能大小，进而确定机械能是否守恒即可。
【解答】 （1）小球的质量一定，B点时高度最小，速度最大，此时动能最大；
（2）当小球到达C点最高点时，速度为0，此时小球所受各力突然全部消失。根据牛顿第一定律可知，小球将处于静止状态；
（3）根据图片可知，C点高度低于A点高度，则C点的机械能小于A点的机械能，那么小球从A运动到C过程中机械能是不守恒的。
14．【答案】（1）变小
（2）等于
（3）7000
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）机械能=动能+重力势能；
（2）根据图片确定15-30s之间运动员的状态，根据力与运动的关系比较即可；
（3）根据W=Fs计算重力做功，根据计算重力做功的功率。
【解答】（1）根据图片可知，运动员的速度先减小后不变，则它的动能先减小后不变。高度不断减小，则重力势能减小。根据“机械能=动能+重力势能”可知，运动员的机械能减小；
（2） 5秒至30秒 时运动员做匀速直线运动，则处于平衡状态，那重力和阻力相互平衡，即二者大小相等；
（3） 前15秒运动员重力做功 W=Fs=Gh=500N×210m=105000J；
则这段时间做功的功率：。
15．【答案】（1）0.0108
（2）水
【知识点】力是否做功的判断；功的计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）先求出减少的高度，再利用W=GΔh计算出减少的机械能；
（2）根据力的作用是相互的进行解答。
【解答】 （1）由题意知，乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，
减少的高度为：Δh=1m-0.6m=0.4m，
则减少的机械能为 W=GΔh=0.027N×0.4m=0.0108J；
（2）水和杯子一起向下运动，落地瞬间杯子由于受到阻力停止运动，水由于惯性要继续运动，所以水对杯底要产生一个压力，因为物体间的作用力是相互的，所么用杯底对水一个反作用力，小球在水的作用力的方向生移动距离，所以水对乒乓球做了功。
16．【答案】（1）不变
（2）让保龄球从同一位置由静止释放
（3）由图乙可知，角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多
（4）不能，因为保龄球能到达的最高点低于塑料瓶的位置
【知识点】动能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】（1）只有机械能之间的相互转化时，机械能守恒。
（2）保龄球从同一位置由静止释放，到达水平面时速度相同，因为转化为重力势能相同，球的动能相同。
（3）根据图乙进行分析，可知角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多，据此进行推测。
（4）机械能守恒，所以保龄球能到达的右侧的最高点与Q点等高。
【解答】（1）不考虑阻力，则机械能没有转化为其他形式的能，只有机械能内部转化，可知机械能不变。
（2）让保龄球从同一位置由静止释放，保龄球达到水平面是的初速度相同。
（3）由图乙可知，角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多，故推测若角度为零，则保龄球撞击的塑料瓶数量最多。
（4）将保龄球置于Q 点由静止释放，机械能守恒，在右侧保龄球能到达的最高点与Q点等高，撞击不到塑料瓶，所以不能完成实验。
17．【答案】（1）重力势能
（2）将A球拉至不同的高度（保持细线绷直）后静止释放（或将A球拉开不同的角度）
（3）无关
（4）被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，比较二者大小确定转化过程；
（2）钢球撞击时的速度大小与它释放时的高度大小有关；
（3）根据现象分析摆动的钢球数量是否与撞击速度有关；
（4）根据问题结合自己的认识提出可验证的假设。
【解答】 （1）释放后，A球向右摆动过程中，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能；
（2）探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时，需要改变撞击球的速度的大小，即将A球拉至不同的高度由静止释放；
（3）当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出，这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关；
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
18．【答案】（1）解：机器狗空载时对地面的压力等于自身重力，即F=G=mg=12kg×10N/kg=120N，
机器狗空载时对地面的压强：。
（2）解：机器狗背着铁饼的总重力：G'=m'g=（12kg+1kg）×10N/kg=130N，
运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍，机器狗背着铁饼以最大速度返回时受到牵引力等于阻力，即F'=0.3G'=0.3×130N=39N，
牵引力做功的功率：P=F'v=39N×5m/s=195W。
（3）解：充满电的机器狗运送一趟做功：W=F's+F″s=39N×50m+0.3×120N×50m=3750J，
机器狗做功消耗的电能：W'=（1-20%）×50%×UIt=（1-20%）×50%×24V×6A×3600s=207306J，
机器狗最多能跑趟：。
【知识点】压强的大小及其计算；功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）机器狗空载时对地面的压力等于自身重力，根据G=mg计算其重力，故就压强公式计算机器狗空载时对地面的压强；
（2）根据重力公式计算机器狗背着铁饼的总重力，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍，机器狗背着铁饼以最大速度返回时受到牵引力等于阻力，根据P=Fv计算牵引力做功的功率；
（3）根据做功公式计算充满电的机器狗运送一趟做功，根据电功公式、效率公式计算机器狗做功消耗的电能，进一步计算机器狗最多能跑几趟。
19．【答案】D
【知识点】平衡力的辨别；力与运动的关系；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）对甲物体进行受力分析即可；
（2）根据二力平衡的知识判断；
（3）根据P=Fv计算拉力的功率；
（4）根据力与运动的关系判断。
【解答】A.在竖直方向上，甲物体受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力，二者相互平衡，故A正确不合题意；
B.甲在水平方向做匀速直线运动，则它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即二者大小相等，方向相反。因为推力为6N，且方向向右，所以摩擦力为6N，方向向左，故B正确不合题意；
C.当推力为6N时，做功的功率P=Fv=6N×5m/s=30W，故C正确不合题意；
D.当推力为10N时，此时推力大于摩擦力，则甲物体应该做加速运动，故D错误符合题意。
故选D。
20．【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用
【解析】【分析】根据W=Fs分析判断。
【解答】根据题目描述可知，三个物体受到的拉力相等，在拉力的方向上运动的距离也相等，根据W=Fs可知，拉力对物体做的功相等，即W甲=W乙=W丙。
故选C。
21．【答案】A
【知识点】力是否做功的判断
【解析】【分析】做功的概念是物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离。
【解答】做功的概念是物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离；所以A中只有力，没有在力的方向上移动一段距离，A不做功；
故答案为：A.
22．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，结合机械能与内能的转化分析判断。
【解答】甲和乙的高度相同，且滚摆的质量相同，那么二者的重力势能相等，故A、B错误；
在运动过程中，由于摩擦和阻力的存在，会有部分机械能转化为内能，且运动时间越长，机械能损失越多，那么甲的机械能大于乙的机械能。根据“机械能=动能+重力势能”可知，甲的动能大于乙的动能，故C错误，D正确。
故选D。
23．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与重力势能之和。
【解答】当小球上升时，高度增大，重力势能增大；速度减小，则动能减小，即将动能转化为重力势能。当小球下降时，高度减小，则重力势能减小；速度增大，则动能增大，即重力势能转化为动能。
因此动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，故A、B错误；
由于不计空气阻力，那么机械能没有损失，即机械能保持不变，故C错误，D正确。
故选D。
24．【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用
【解析】【分析】 动滑轮特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费距离，不能改变力的方向。
【解答】；
故答案为：C
25．【答案】B
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】（1）忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中机械能守恒；
（2）改变物体内能的方式有做功和热传递；
（3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；
重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确；
B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误；
C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高，重力势能相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确；
D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确。
故答案为：B。
26．【答案】（1）不变
（2）增大；先增大后减小
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）注意分析机械能是否转换为弹性绳的弹性势能即可；
（2）物体的弹性势能与它发生弹性形变的程度大小有关。根据力与运动的关系分析运动员的速度改变，从而确定动能的变化。
【解答】（1）从O点到A点的过程中，弹性绳没有被拉长，则这个过程中运动员的机械能没有转换为弹性势能，因此机械能不变。
（2）A点时绳子等于原长，A点后，运动员开始受到向上的弹力，但是弹力小于重力，即合力向下，此时向下做加速运动。随着弹力的增大，当到达B点弹力和重力相等时，合力为零，此时加速停止，即此时速度最大。从B到C，弹力大于重力，合力向上，运动员做减速运动，因此整个过程运动员的速度先增大后减小，则动能先增大后减小。
27．【答案】（1）变小
（2）凝固
【知识点】凝固与凝固现象；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）确定物质的初始态和终末态，从而确定物态变化的名称。
【解答】（1）根据图片可知，从A到B的过程中，运动员的质量不变，高度减小，因此它的重力势能减小；
（2）造雪时，水由液态变成固态，因此发生凝固现象。
28．【答案】（1）质量大小
（2）内
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）小钢球从斜面上相同高度滚下，则到达斜面底端时速度相同，只有小球的质量不变，因此是为了研究动能与质量大小的关系；
（2）木块向前移动时，它要克服水平面的阻力做功，将木块的机械能转化为内能。
29．【答案】（1）0.0108
（2）水
【知识点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】本题主要考查机械能的知识，机械能是由物体的势能和动能组成的；机械能守恒定律是指除重力或弹力不做功时，其机械能的大小不变。
【解答】（1）由图甲可知，A和B的动能相同，减小的重力势能等于减小的机械能=0.027N·0.4m=0.0108J；
（2） 乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大 ，此时杯中的水对乒乓球有浮力，故此时对乒乓球做功的物体是水；
故答案为：（1）0.0108；（2）水
30．【答案】（1）具有的动能越大
（2）
（3）B
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）小球在水平面上受到的摩擦力相同，根据W=fs可知，它运动的距离越远，克服摩擦做功越多，因此具有的动能越大。
（2）接触面越光滑，受到的阻力越小，速度减小的越少，运动的距离越大；
（3）由于存在摩擦力，小球滑动后会有能量损失，不会达到一开始静止时候的高度。【解答】（1）根据图甲实验结果，可得出的结论是：质量相同时，物体的速度越大，具有的动能越大。
（2）材料越光滑，移动速度越快，所以材料C中小球速度最快，则相同时间内运动的距离越远，大致位置如图；
；
（3）小敏调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，材料A制成的粗糙平板，由于摩擦力做功，部分能量转化为为内能，达不到一开始静止位置的高度，故A、C错误，B正确。
故选B。
31．【答案】（1）大
（2）将方格划分得更小
（3）铺设间隔为0的双层薄膜
【知识点】功的计算公式的应用；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能大小与物体所处高度和物体的质量均有关；
（2）转化法是指利用容易观察的物理量来判断不易观察的物理量；
（3）控制变量法指在研究多因素变量时，应控制其余无关变量相同且适宜。
【解答】（1）落大地面时重力势能转化为动能，故其速度变大；
（2）探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度 ，将方格划分得更小，方面计算受损面积；
（3）间隔为0的双层薄膜其形变程度最小，故铺设间隔为0的双层薄膜。
32．【答案】（1）60
（2）F=G总=(m人+m物)g= （50kg+10kg) ×10N/kg=600N
p= F/S=600N/0.003m2=2×105Pa
（3）f=0.04G总=0.04×600N=24N
P=fv=24N×3m/s= 72W
【知识点】压强的大小及其计算；功率；功率计算公式的应用
【解析】【分析】
（1）路程=速度x时间；
（2）压强=压力/受力面积；
（3）功率=力x速度
【解答】（1）S=Vt= 3米/秒 ·20秒=60米；
33．【答案】（1）省力
（2）克服石头重力做的功。
（3）根据杠杆平衡条件可知，，可知
人数为
可知最少需要22个人。
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆。
（2）功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积。
（3）根据杠杆平衡条件进行计算。
【解答】（1）由图可知，B是支点，动力臂大于阻力臂，可知是省力杠杆。
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