第十五章 动能和势能 机械能
■考点一 动能及其影响因素 ?
1.动能：物体由于________而具有的能叫动能，
2.影响动能大小的因素：动能大小与________和运动________有关，一切运动的物体都具有动能。
■考点二 势能及其影响因素?
3.重力势能：物体由于被________而具有的能叫重力势能，
4. 影响重力的势能大小的因素：重力的势能大小与________和被举的________有关。
5．弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，
6. 影响弹性势能大小的因素：同一物体发生________形变越大，具有的弹性势能________。
■考点三 动能、势能的转化及机械能守恒?
7.机械能：动能和势能统称为________。
8.械能的转化：动能和势能在一定条件下可以相互________。
9. 机械能守恒：若只有动能和势能之间的转化(不计各种阻力)，机械能的总量________，或者说机械能是________的。
■易错提示 ?
1.在分析动能和势能变化时，往往容易忽略质量的变化。
2.在蹦极现象，误认为橡皮绳只要伸长，人的动能一定减小。
3.不注意题目条件，误认为机械能转化过程中机械能的总量总是不变的。
■考点1：动能及其影响因素?
◇典例1：如图所示为高速公路常见的限速标志牌，它主要是为了控制车辆的（ ）
A．惯性大小 B．动能大小 C．功率大小 D．机械效率大小
【考查角度】动能的影响因素
【解析】A、在对汽车限速时，汽车的质量是不变的，所以惯性大小不变，故A错误；B、动能的大小与物体的质量、速度有关，所以限速可以减小汽车的动能，故B正确；C、限速和功率、机械效率是没有关系的，故CD错误。故选B。
【答案】B
◆变式训练
1.1 炎热的夏天，一洒水车在平直的公路上匀速洒水降温，它的动能（ ）
A．不变 B．变小 C．变大 D．无法确定
1.2 以相同速度行驶的卡车和小轿车，________的动能比较大是因为它的________大；如果卡车空载和满载时以同样速度行驶，那么空载时具有的动能________满载时具有的动能。
■考点2：势能及其影响因素?
◇典例1：如图所示，跳水运动员在向下压跳板的过程中，压跳板的力使跳板发生了________，此时跳板具有________能。
【考查角度】动能和势能的概念
【解析】（1）跳水运动员在向下压跳板的过程中，压跳板的力使跳板发生了弹性形变；（2）由于跳板发生弹性形变，所以具有弹性势能。
【答案】弹性形变；弹性势。
◇典例2：高山上的石头具有________能，发生强降雨时，由于雨水浸入，有些本来不够稳固的山体的不同地质层（板块）之间摩擦力________（选填“变大”、“变小”、“不变”），部分山体在________的作用下向下滑动而导致山体滑坡。
【考查角度】动能和势能的概念
【解析】高山上的石头因为被举高而具有重力势能，强降雨时，由于雨水浸入，有些本来不够稳固的山体的不同地质层（板块）之间渗入水，使得接触面变光滑，摩擦力变小，部分山体在重力的作用下向下滑动而导致山体滑坡。 【答案】重力势；变小；重力。
◇典例3：如图所示，将木块放在压缩了的弹簧旁，释放弹簧，木块沿水平地面向右运动，离开弹簧后，木块运动一段距离后停下来，下列说法中不正确的是（ ）
A．此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系
B．木块离开弹簧之前，弹簧的弹性势能一直在减小
C．木块离开弹簧之后，木块的动能逐渐减少
D．木块运动时，木块所受的重力对木块做了功
【考查角度】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；势能的影响因素．
【解析】A、弹簧弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，故此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系，故A正确；B、木块离开弹簧之前，弹簧恢复原长，故弹簧的弹性势能一直在减小，故B正确；C、木块离开弹簧之后，木块克服摩擦做功，木块的动能逐渐减少，故C正确；D、木块运动时，木块所受的重力向下，运动方向水平向前，故重力未做功，故D错误。故选D。
【答案】D
◇典例4：飞机空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是（ ）
A．重力 B．动能 C．重力势能 D．质量
【考查角度】势能大小的比较．
【解析】A、重力跟质量成正比，救灾物资在下落过程中，质量不变，重力不变。故A错误。B、救灾物资下落过程中，质量不变，速度增大，动能增大。故B错误。C、救灾物资下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小。故C正确。D、质量是物体本身的一种属性，救灾物资的位置变化，质量不变。故D错误。故选C。
【答案】C
◆变式训练
2.1 现在城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的（ ）
A．弹性势能 B．阻力 C．体积 D．重力势能
2.2 小明和小华用同一弹簧拉力器锻炼身体时，弹簧拉伸后具有________能；小明手臂长，但小华手臂粗，他们分别将弹簧拉力器拉开，________用力较大。（填“小明”或“小华”）
2.3 如图所示，排球运动员发球时，将球竖直向上抛起，上升到最高点的排球（ ）
A．动能不为零 B．重力势能最大 C．机械能为零 D．受到的重力为零
2.4物体M静止在光滑的水平面O点，两个弹簧K1，K2都处在自然长度，当M向右运动时两弹簧的弹性势能K1________，K2________。
■考点3：动能、势能的转化及机械能守恒?
◇典例1：如图所示是一种在少年儿童中广泛流行的有趣玩具--“溜溜球”。当“溜溜球”由最低点上升时，它的（ ）
A．速度越来越大，重力势能转化为动能 B．速度越来越大，动能转化为重力势能
C．速度越来越小，重力势能转化为动能 D．速度越来越小，动能转化为重力势能
【考查角度】动能和势能的转化与守恒
【解析】机械能包括动能和重力势能两种，其中动能的大小和物体的质量以及物体运动的速度有关；重力势能的大小和物体的质量以及物体的高度有关，当“悠悠球”从低处向高处运动的时候，它的速度减慢，动能减小；高度增加，重力势能增大；所以是动能转化为重力势能。故选D。
【答案】D
◇典例2：如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的速度逐渐变小 B．小球的机械能保持不变
C．小球所受合力先变小后变大 D．小球刚接触弹簧时速度最大
【考查角度】力与运动的关系；动能和势能的转化与守恒．
【解析】A、小球接触弹簧向下运动过程中，受到弹簧向上弹力的作用，但刚开始弹力小于重力，合力的方向仍然向下，小球做加速运动，故A错误；B、小球接触弹簧向下运动过程中，小球的速度减小，小球的动能减小，小球的能转化为弹簧的弹性势能，同时小球的高度变低，所以重力势能减小，因此小球的机械能减小，故B错误；C、小球在向下运动过程中，受到重力与弹簧弹力作用，在此过程中，向下的重力大小保持不变，刚开始弹力小于重力，合力的方向仍然向下，当弹簧被压缩到一定程度时，弹力等于重力时，合力为零，弹簧继续被压缩，弹力大于重力时，合力方向向上，小球所受的合力先变小后变大，故C正确；D、小球刚接触弹簧时，弹力小于重力，物体还在进行加速运动，物体的速度还在增大，故D错误。故选C。
【答案】C
◇典例3：人造地球卫星绕地球转动的过程中，如果卫星由近地点向远地点运动的过程中，由_______能转化_______能。机械能将_______（变大，不变，变小）
【考查角度】动能和势能的转化与守恒．
【解析】卫星在绕地球运动过程中，质量不变，卫星从近地点运动到远地点的过程中，速度不断减小，动能不断变小。与地球的相对高度不断增大，势能不断增大。因此，是动能转化为势能。卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒，大小不变。 【答案】动；势；不变。
◆变式训练
3.1 运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的_______能转化为箭的_______能。自行车下坡时，不蹬脚踏板，其速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐_______，自行车的重力势能逐渐_______。
3.2 关于动能和势能的转化，下列说法不正确的是（ ）
A．陨石从空中下落，重力势能转化成动能
B．向上抛出的石子，动能转化成重力势能
C．空中下落的物体将一弹簧压缩，弹性势能转化成动能
D．雨滴落到地面后，动能为零，势能为零
3.3 如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列关于机械能的说法不正确的是（ ）
A．从A点到B点，摆球动能增大，重力势能减小
B．从B点到C点，摆球动能减小，重力势能增大
C．摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等
D．摆球在B点的机械能最大，在A，C两点的机械能最小
■考点4：探究动能(或势能)跟哪些因素有关?
◇典例1：在探究“物体的动能大小与哪些因素有关”时，小东同学按如图所示将甲、乙小球（m甲＜m乙）分别拉到与竖直方向成一定角度（Q1＜Q2）的位置，由静止释放，当小球与静止在相同水平面且处于同一位置的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。（图中的摆长L都相等）
（1）本实验中通过观察_______可比较出小球所具有的动能大小关系， （2）如图（a）、（b）所示，当同时释放甲、乙两球后，观察到任意时刻它们各自相对于对方小球来讲是静止的：表明两小球与木块接触时的速度大小与小球的质量_______（选填“有关”或“无关”）。 （3）比较图（b），（c）所示，可得出的结论是：质量相同时_______，物体具有的动能越大。 （4）完成本次探究活动主要运用的实验方法是______________。
【考查角度】探究影响物体动能大小的因素．
【解析】（1）实验中采用转换法，将小球动能大小转化为观察木块被撞击后移动距离的远近，来说明小球对木块做功的多少，从而判断小球具有的动能的大小； （2）在图（a）、（b）所示的实验过程中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，当同时释放甲、乙两球后，观察到任意时刻它们各自相对于对方小球来讲是静止的：表明两小球与木块接触时的速度大小与小球的质量无关；（3）在（b）、（c）两图中，小球的质量相同，θ1＜θ2，所以丙图小球的速度更大，通过比较两种情况下木块被推动的远近来比较小球动能的大小，所以是为了探究动能大小与速度的关系，可得出的结论是：质量相同时物体速度越大，物体具有的动能越大。（4）探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验采用控制变量法和转换法。
【答案】（1）木块被推动的距离；（2）无关；（3）物体速度越大；（4）控制变量法和转换法。
【实验拓展】① 判断动能大小的方法：看木块被推动的距离。 ② 控制速度不变的方法：使小球从同一高度滚下。 ③ 改变小球速度的方法：使钢球从不同高度滚下。（注意控制钢球质量一定）
◇典例2：某同学为了“探究影响重力势能大小的因素”，利用质量不同的实心铜块A和B、刻度尺、相同的小桌和沙面进行实验。如图（a）和（b）所示，他先将小桌放在沙面上，然后让铜块A从一定的高度下落到小桌的桌面上。接着他按图（c）、（d）所示，重新实验。请仔细观察图中下落的铜块与小桌陷入沙面的情况，然后归纳得出初步结论。
验中，该同学认为小桌下陷深度越深，说明物体具有的重力势能越大，这样判断的依据是____________________________ ②比较图中的（a）、（b）和（c）实验过程及相关条件可知：当物体质量相同时，______________，物体具有的重力势能越大。 ③比较图中的（a）、（c）和（d）实验过程及相关条件可知：当物体_______时，质量越大，物体具有的重力势能越大。
【考查角度】探究影响物体势能大小的因素．
【解析】①在此实验中，通过观察小桌下陷的深度来比较物体重力势能的大小的，小桌下陷深度越深，说明物体做功本领越强；②分析比较图（a）、（b）和（c）实验过程能看出，同一物体体A的质量是相同的，但所处的高度不同，且物体高度越高所能使小桌陷入的深度越大，故其所具有的重力势能就越大；③比较（a）、（c）和（d）实验过程能看出，对于不同质量的物体A、B，所处的高度是相同的，且质量大的物体使小桌陷入的深度越大，故其所具有的重力势能大。 【答案】①小桌下陷深度越深，说明物体做功本领越强；②物体高度越高；③高度相同。
【实验拓展】（1）本实验中，物体动能的大小是通过小桌下陷的深度来体现的，属于转换法的思想； （2）影响重力势能大小的因素是质量和被举高度，在探究重力势能和其中一个因素的关系时，要采用控制变量法控制另外一个因素不变。
◇典例3：小江同学利用同样大小的黏土弹珠一个和铁弹珠一个、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将黏土弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表1、2、3：
?次数
?橡皮条
?橡皮条宽/cm
?橡皮条长/cm
?弹射的水平距离/m
?1
?a
?0.50
?20.00
?10.10
?2
?b
?0.50
?30.00
?8.20
?3
?c
?1.00
?20.00
?14.00
4
?c
?1.00
?20.00
请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较______________来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的_______有关； （3）由1、2、3次实验数据可知，同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是_______。 A、窄而长的?????B、宽而长的?????C、窄而短的???D、宽而短的。 （4）小江想进一步研究弹射水平距离与弹珠质量的关系，在前面实验基础上又用质量较大的铁弹珠进行了第4次实验，请你利用所学知识判断弹射的水平距离_______14m。（选填“大于”“等于”或者“小于”）
【考查角度】探究影响物体势能大小的因素．
【解析】（1）弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，射出的越远，弹弓的弹性势能越大。（2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关；（3）由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的，故选D。（4）弹珠射出时弹性势能转化为动能，弹性势能一定，动能一定，铁弹珠质量大，速度小，移动距离小，故弹射的水平距离小于14m。
【答案】（1）弹珠被弹射的水平距离；（2）长度；（3）D；（4）小于。
【实验拓展】（1）具有弹性的物体发生弹性形变时，具有弹性势能。弹性势能的大小跟物体发生弹性形变大小有关，弹性形变越大，具有的弹性势能越大。 （2）注意利用控制变量法的应用
（3）弹珠射出时弹性势能转化为动能，弹性势能一定，动能一定，质量大速度小。
◆变式训练
3.1 在研究物体的动能与哪些因素有关的实验中，小华首先猜想： A、物体的动能可能与物体的质量有关 B、物体的动能可能与物体的速度有关 C、物体的动能可能与物体的材料有关 为了验证猜想，小华设计了以下探究实验：让小球从斜面上某一高度静止释放，撞击静止在水平面上的木块，实验过程如图甲、乙、丙、丁所示。图中m1＜m2、s1＜s2、s1＜s3、h1＜h2，水平面上所用的木块是同一木块。 （1）小华通过比较甲和乙两次实验，得出的猜想________（填序号）是正确的。 （2）小华通过比较________两次实验，得出猜想A是正确的。 （3）小华通过比较乙和丁两次实验，得出猜想C是正确的。同组的小红同学认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：________。你认为通过比较________两次实验可以验证猜想C，并可得结论：________________。
3.2 在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，小民采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图16所示。（m钢＞m玻＞m木）
（1）实验通过观察________________，判断重力势能的大小。 （2）实验序号________________是在研究重力势能与质量是否有关，可以得出初步结论：
________________________________________________ （3）分析实验（a）、（d）、（e），可归纳得出初步结论：________________________________________________________________ 3.3 小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远，小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 （1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验（弹簧被压缩后超过其弹性限度）如图所示，将同一个弹簧压缩________（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块，通过分析比较木块________，从而比较弹性势能的大小，这种比较弹性势能实验方法称为________。 （2）小明根据实验现象认为：小球通过对木块________使本块移动一段距离，之后都停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的能最终都消失了。小明的观点是错误的，理由是________________________________________。 （3）在第（1）小题中比较弹性势能大小的实验方法在初中物理中经常用到，以下描述中能体现这种方法的是________ A．水压使水管中形成水流，类似地电压使电路中形成电流 B．根据在常态下物质形状和体积是否固定，可将物质分为三态 C．通过观察比较灯的亮度，可比较电路中的电阻大小 D．研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，控制接触面粗糙程度相同
1．下列同时具有动能和势能的是（ ）
A．悬挂的电灯 B．被拉开的弹弓 C．在水平公路上行驶的汽车 D．在空中飞行的飞机
2．一辆大卡车和一辆小汽车以同样的速度在水平路面上行驶时，比较它们的动能大小（ ）
A．大卡车的动能等于小汽车的动能 B．大卡车的动能大于小汽车的动能
C．大卡车的动能小于小汽车的动能 D．无法比较
3．（2018春?薛城区期末）两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．两个一样大 B．落在a处的大 C．落在b处的大 D．无法比较大小
4．如图所示是小球从高处下落到水平地面不断弹起的过程中，每隔相等时间曝光一次所得到的?照片，小球在?1、2?位置的高度一样。下面说法正确的是（ ）
A．小球运动时先后经过1、3、2三个位置
B．小球在1、2?位置的动能相同，且机械能大小相同
C．小球在1、2?位置的重力势能相同，且机械能大小也相同
D．小球在1位置的动能、机械能比2位置都小
5．如图小明沿着滑梯加速下滑时感觉到臀部发热，下列关于此过程的说法中正确的是（ ）
A．动能转化为重力势能 B．重力势能全部转化为动能
C．机械能一定减少 D．机械能保持不变
6．如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置。从斜面的某一高度由静止滑下的小车碰上木块B后，将B推出一段距离。实验数据记录如下表；
实验序号
小车的质量/g
小车释放的高度/cm
木块被推出的距离/cm
1
20
20
15
2
40
20
30
3
60
20
（1）实验中所探究物体的动能是指物体________（选填“小车”或“木块”）的动能。而物体动能的大小是通过________________来判断的，为保证转换的可靠性，应选择________（填“相同”或“不同”）的平面。小车从同一高度下滑时的质量越大，重力势能越________。 （2）分析表中数据可得结论是：在________相同时，________________。 （3）在第3次实验中，木块被碰后滑出木板，需要重新进行实验。下列三种措施可行的是________。 a．换用同样材质但较长的木板 b．换用粗糙程度较大的木板 c．降低小车释放的高度 d．换一个较大的木块 （4）3次实验中小车在平面上克服阻力做的功分别为W1、W2、W3，请比较它们的大小：W1________W2________W3（选填“＞”“＜”或“=”）。假设小车滑到绝对光滑的表面上，那么小车克服阻力做的功为________，此时小车做________运动。
7．小明同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系“．他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
次数
橡皮条
橡皮条宽/cm
橡皮条长/cm
弹射的水平距离/m
1
a
0.50
20.00
10.10
2
b
0.50
30.00
8.20
3
c
1.00
20.00
14.00
请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较________来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，长度、厚度相同的橡皮条，拉伸相同的长度，越宽的橡皮条具有的弹性势能越________； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________ ?A、宽而短的 B、宽而长的 C、窄而短的 D、窄而长的
8．小夏在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”实验中，他让体积相同的A、B、C三个小球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放，其中小球的质量关系为mA＜mB=mC （1）实验中小球的重力势能大小是通过________来反映的，这种研究问题的科学方法叫________。 （2）观察图甲和图乙，说明小球的重力势能与________有关。 （3）比较甲、丙实验，小夏得出小球的重力势能与小球的高度有关，你认为他的结论是否可靠？________（选填“可靠”或“不可靠”）。原因是：________________。 （4）若有一根完全光滑的弯曲管道，如丁所示，让小球D从管道上端由静止滑入，已知小球质量mC=mD．且高度一样，小球最后从管道下端竖直落下的深度________丙图小球下陷深度（选填“大于”“等于”或“小于”）
1．（2018?双流区模拟）双流城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体（ ）
A．具有较大的弹性势能 B．具有较大的重力势能
C．在下落的过程中动能转化为势能 D．在下落过程中不受阻力
2．（2018?天津）用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆。如图所示，小球从A点摆动到B点的过程中（ ）
A．速度变小，动能变大 B．速度变小，动能变小
C．速度变大，重力势能变小 D．速度变大，重力势能变大
3．（2017?苏州模拟）汽车在高速公路行驶，往往要被限制最大行驶速度，如果用物理学的思维来解读，其目的是（ ）
A．限制摩擦力 B．限制势能 C．限制动能 D．限制惯性
4．小球从空中静止自由落下，记录某段时间小球的动能随时间变化情况如图甲所示。不计空气阻力的影响，小球这段时间内重力势能随时间变化情况是（ ）
A． B． C． D．
5．（2018?临沂）如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（ ）
A．小球在A、C处的势能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
6．（2018?广州）如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．着地瞬间，两球的动能相等 B．甲球在P点和Q点的机械能相等
C．释放瞬间，两球的重力势能相等 D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等
7．（2018?和平区二模）下列有关能量说法正确的是（ ）
A．水平路面上匀速行驶的正在洒水的洒水车，其机械能不变
B．从光滑斜面滑下来的木块，其动能不变
C．汽油机做功冲程是将机械能转化为内能
D．火箭加速升空的过程中，其机械能增加
8．（2017?深圳模拟）如图所示，小球沿光滑的斜面由A滚到b，接着又在光滑水平面bc上滚动，比较小球在a、b、c三点时速度的大小（ ）
A．va＜vb＞vc B．va＜vb＜vc C．va＜vb=vc D．va＜vb，vc=0
9．（2018?济宁）如图所示，跳水运动员为获得允足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的________让自己上升的更高。不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，________时（填“离开跳板”、“最高点”或“入水”）时动能最大。
10．动能的大小与哪些因素有关呢？小雨用相同的斜面、长木板和纸盒，两个不同质量的小球，设计了如图所示的甲、乙、丙三次实验，测量出每次实验中纸盒移动的距离，再通过比较分析得出结论。 （1）小雨通过观察比较纸盒移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的________相同。 A．研究磁场时用磁感线表示 B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙 C．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同 D．电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定 （2）若要探究动能与质量的关系，应选图甲和图________进行实验。 （3）如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软，则纸盒移动的距离会偏小，请分析解释原因：________________________。
11．（2018?宿迁）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C．球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线所示。 （1）根据________________可以判断出________球释放前的重力势能最大。 （2）比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是________； （3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为________。
12．（2018?绵阳二模）某同学在观看电视里射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远。于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体发生弹性形变的程度有关。 ①为验证猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩到不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒________，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小，若桌面绝对光滑，该实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 ②理论推导和实验结果均表明，弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小．其中Ep表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改变量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，则k的单位是_______。
第十五章 动能和势能 机械能
■考点一 动能及其影响因素 ?
1.动能：物体由于运动而具有的能叫动能，
2.影响动能大小的因素：动能大小与质量和运动速度有关，一切运动的物体都具有动能。
■考点二 势能及其影响因素?
3.重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势能，
4. 影响重力的势能大小的因素：重力的势能大小与质量和被举的高度有关。
5．弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，
6. 影响弹性势能大小的因素：同一物体发生弹性形变越大，具有的弹性势能越大。
■考点三 动能、势能的转化及机械能守恒?
7.机械能：动能和势能统称为机械能。
8.械能的转化：动能和势能在一定条件下可以相互转化。
9. 机械能守恒：若只有动能和势能之间的转化(不计各种阻力)，机械能的总量不变，或者说机械能是守恒的。
■易错提示 ?
1.在分析动能和势能变化时，往往容易忽略质量的变化。
2.在蹦极现象，误认为橡皮绳只要伸长，人的动能一定减小。
3.不注意题目条件，误认为机械能转化过程中机械能的总量总是不变的。
■考点1：动能及其影响因素?
◇典例1：如图所示为高速公路常见的限速标志牌，它主要是为了控制车辆的（ ）
A．惯性大小 B．动能大小 C．功率大小 D．机械效率大小
【考查角度】动能的影响因素
【解析】A、在对汽车限速时，汽车的质量是不变的，所以惯性大小不变，故A错误；B、动能的大小与物体的质量、速度有关，所以限速可以减小汽车的动能，故B正确；C、限速和功率、机械效率是没有关系的，故CD错误。故选B。
【答案】B
◆变式训练
1.1 炎热的夏天，一洒水车在平直的公路上匀速洒水降温，它的动能（ ）
A．不变 B．变小 C．变大 D．无法确定
【解析】洒水车在平直公路上匀速洒水的过程中，速度不变，质量减小，所以它的动能变小。故选B。
【答案】B
1.2 以相同速度行驶的卡车和小轿车，________的动能比较大是因为它的________大；如果卡车空载和满载时以同样速度行驶，那么空载时具有的动能________满载时具有的动能。
【解析】卡车和小轿车的速度相同，但是卡车的质量大，所以卡车的动能大；当卡车速度相同时，空载时比满载时的质量小，所以空载时的动能小. 【答案】卡车；质量；小于。
■考点2：势能及其影响因素?
◇典例1：如图所示，跳水运动员在向下压跳板的过程中，压跳板的力使跳板发生了________，此时跳板具有________能。
【考查角度】动能和势能的概念
【解析】（1）跳水运动员在向下压跳板的过程中，压跳板的力使跳板发生了弹性形变；（2）由于跳板发生弹性形变，所以具有弹性势能。
【答案】弹性形变；弹性势。
◇典例2：高山上的石头具有________能，发生强降雨时，由于雨水浸入，有些本来不够稳固的山体的不同地质层（板块）之间摩擦力________（选填“变大”、“变小”、“不变”），部分山体在________的作用下向下滑动而导致山体滑坡。
【考查角度】动能和势能的概念
【解析】高山上的石头因为被举高而具有重力势能，强降雨时，由于雨水浸入，有些本来不够稳固的山体的不同地质层（板块）之间渗入水，使得接触面变光滑，摩擦力变小，部分山体在重力的作用下向下滑动而导致山体滑坡。 【答案】重力势；变小；重力。
◇典例3：如图所示，将木块放在压缩了的弹簧旁，释放弹簧，木块沿水平地面向右运动，离开弹簧后，木块运动一段距离后停下来，下列说法中不正确的是（ ）
A．此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系
B．木块离开弹簧之前，弹簧的弹性势能一直在减小
C．木块离开弹簧之后，木块的动能逐渐减少
D．木块运动时，木块所受的重力对木块做了功
【考查角度】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；势能的影响因素．
【解析】A、弹簧弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，故此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系，故A正确；B、木块离开弹簧之前，弹簧恢复原长，故弹簧的弹性势能一直在减小，故B正确；C、木块离开弹簧之后，木块克服摩擦做功，木块的动能逐渐减少，故C正确；D、木块运动时，木块所受的重力向下，运动方向水平向前，故重力未做功，故D错误。故选D。
【答案】D
◇典例4：飞机空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是（ ）
A．重力 B．动能 C．重力势能 D．质量
【考查角度】势能大小的比较．
【解析】A、重力跟质量成正比，救灾物资在下落过程中，质量不变，重力不变。故A错误。B、救灾物资下落过程中，质量不变，速度增大，动能增大。故B错误。C、救灾物资下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小。故C正确。D、质量是物体本身的一种属性，救灾物资的位置变化，质量不变。故D错误。故选C。
【答案】C
◆变式训练
2.1 现在城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的（ ）
A．弹性势能 B．阻力 C．体积 D．重力势能
【解析】由题意可知，高空抛物现象只所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。因此高空抛物会造成很大的危害。故选D。
【答案】D
2.2 小明和小华用同一弹簧拉力器锻炼身体时，弹簧拉伸后具有________能；小明手臂长，但小华手臂粗，他们分别将弹簧拉力器拉开，________用力较大。（填“小明”或“小华”）
【解析】弹簧拉伸后发生了弹性形变具有弹性势能，小明手臂长所以小明将弹簧拉力器拉开时的弹性形变程度大，形变越大弹力越大，故小明用力大。
【答案】弹性势；小明。
2.3 如图所示，排球运动员发球时，将球竖直向上抛起，上升到最高点的排球（ ）
A．动能不为零 B．重力势能最大 C．机械能为零 D．受到的重力为零
【解析】A、排球竖直向上抛起，在排球上升到最高点时，速度为零，所以动能为零，故A错误；B、此时处于最高点，高度最大，排球的重力势能最大，故B正确；C、机械能为动能与势能的总和，重力势能不为0，所以机械能也不为0，故C错误；D、地面附近的物体都受到重力的作用，故此时排球受到重力的作用，故D错误；故选B。
【答案】B
2.4物体M静止在光滑的水平面O点，两个弹簧K1，K2都处在自然长度，当M向右运动时两弹簧的弹性势能K1________，K2________。
【解析】两个弹簧K1，K2都处在自然长度，所以弹性势能为0；当M向右运动时，K1，K2都发生了弹性形变，故弹性势能变大。
【答案】变大；变大。
■考点3：动能、势能的转化及机械能守恒?
◇典例1：如图所示是一种在少年儿童中广泛流行的有趣玩具--“溜溜球”。当“溜溜球”由最低点上升时，它的（ ）
A．速度越来越大，重力势能转化为动能 B．速度越来越大，动能转化为重力势能
C．速度越来越小，重力势能转化为动能 D．速度越来越小，动能转化为重力势能
【考查角度】动能和势能的转化与守恒
【解析】机械能包括动能和重力势能两种，其中动能的大小和物体的质量以及物体运动的速度有关；重力势能的大小和物体的质量以及物体的高度有关，当“悠悠球”从低处向高处运动的时候，它的速度减慢，动能减小；高度增加，重力势能增大；所以是动能转化为重力势能。故选D。
【答案】D
◇典例2：如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的速度逐渐变小 B．小球的机械能保持不变
C．小球所受合力先变小后变大 D．小球刚接触弹簧时速度最大
【考查角度】力与运动的关系；动能和势能的转化与守恒．
【解析】A、小球接触弹簧向下运动过程中，受到弹簧向上弹力的作用，但刚开始弹力小于重力，合力的方向仍然向下，小球做加速运动，故A错误；B、小球接触弹簧向下运动过程中，小球的速度减小，小球的动能减小，小球的能转化为弹簧的弹性势能，同时小球的高度变低，所以重力势能减小，因此小球的机械能减小，故B错误；C、小球在向下运动过程中，受到重力与弹簧弹力作用，在此过程中，向下的重力大小保持不变，刚开始弹力小于重力，合力的方向仍然向下，当弹簧被压缩到一定程度时，弹力等于重力时，合力为零，弹簧继续被压缩，弹力大于重力时，合力方向向上，小球所受的合力先变小后变大，故C正确；D、小球刚接触弹簧时，弹力小于重力，物体还在进行加速运动，物体的速度还在增大，故D错误。故选C。
【答案】C
◇典例3：人造地球卫星绕地球转动的过程中，如果卫星由近地点向远地点运动的过程中，由_______能转化_______能。机械能将_______（变大，不变，变小）
【考查角度】动能和势能的转化与守恒．
【解析】卫星在绕地球运动过程中，质量不变，卫星从近地点运动到远地点的过程中，速度不断减小，动能不断变小。与地球的相对高度不断增大，势能不断增大。因此，是动能转化为势能。卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒，大小不变。 【答案】动；势；不变。
◆变式训练
3.1 运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的_______能转化为箭的_______能。自行车下坡时，不蹬脚踏板，其速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐_______，自行车的重力势能逐渐_______。
【解析】①放开箭时，弓的弹性形变程度变小，弹性势能变小，箭由静止变为运动，弓的弹性势能转化为箭的动能；②自行车在下坡过程中，质量不变、速度变大，其动能增大；质量不变、高度减小，其重力势能减小。 【答案】弹性势；动；增大；减小。
3.2 关于动能和势能的转化，下列说法不正确的是（ ）
A．陨石从空中下落，重力势能转化成动能
B．向上抛出的石子，动能转化成重力势能
C．空中下落的物体将一弹簧压缩，弹性势能转化成动能
D．雨滴落到地面后，动能为零，势能为零
【解析】A、陨石从空中下落，高度减小、速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能动化为动能，A说法正确；B、向上抛出的石子，速度减小、高度增大，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，B说法正确；C、空中下落的物体具有机械能，它将一弹簧压缩，物体的机械转化为弹簧的弹性势能，C说法错误；D、雨滴落到地面后为静止状态，动能为0，由于高度为零，所以重力势能为零，D说法正确。故选C。
【答案】C
3.3 如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列关于机械能的说法不正确的是（ ）
A．从A点到B点，摆球动能增大，重力势能减小
B．从B点到C点，摆球动能减小，重力势能增大
C．摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等
D．摆球在B点的机械能最大，在A，C两点的机械能最小
【解析】A、从A→B的过程中，摆球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，故A正确；B、从B→C的过程中，摆球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，故B正确；C、不计空气阻力，摆球会在AC间来回摆动时，总机械能守恒，即所经各点的机械能均相等，故C正确；D、不计空气阻力，摆球的机械能守恒，各点机械能一样大，故D错误。故选D。
【答案】D
■考点4：探究动能(或势能)跟哪些因素有关?
◇典例1：在探究“物体的动能大小与哪些因素有关”时，小东同学按如图所示将甲、乙小球（m甲＜m乙）分别拉到与竖直方向成一定角度（Q1＜Q2）的位置，由静止释放，当小球与静止在相同水平面且处于同一位置的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。（图中的摆长L都相等）
（1）本实验中通过观察_______可比较出小球所具有的动能大小关系， （2）如图（a）、（b）所示，当同时释放甲、乙两球后，观察到任意时刻它们各自相对于对方小球来讲是静止的：表明两小球与木块接触时的速度大小与小球的质量_______（选填“有关”或“无关”）。 （3）比较图（b），（c）所示，可得出的结论是：质量相同时_______，物体具有的动能越大。 （4）完成本次探究活动主要运用的实验方法是______________。
【考查角度】探究影响物体动能大小的因素．
【解析】（1）实验中采用转换法，将小球动能大小转化为观察木块被撞击后移动距离的远近，来说明小球对木块做功的多少，从而判断小球具有的动能的大小； （2）在图（a）、（b）所示的实验过程中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，当同时释放甲、乙两球后，观察到任意时刻它们各自相对于对方小球来讲是静止的：表明两小球与木块接触时的速度大小与小球的质量无关；（3）在（b）、（c）两图中，小球的质量相同，θ1＜θ2，所以丙图小球的速度更大，通过比较两种情况下木块被推动的远近来比较小球动能的大小，所以是为了探究动能大小与速度的关系，可得出的结论是：质量相同时物体速度越大，物体具有的动能越大。（4）探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验采用控制变量法和转换法。
【答案】（1）木块被推动的距离；（2）无关；（3）物体速度越大；（4）控制变量法和转换法。
【实验拓展】① 判断动能大小的方法：看木块被推动的距离。 ② 控制速度不变的方法：使小球从同一高度滚下。 ③ 改变小球速度的方法：使钢球从不同高度滚下。（注意控制钢球质量一定）
◇典例2：某同学为了“探究影响重力势能大小的因素”，利用质量不同的实心铜块A和B、刻度尺、相同的小桌和沙面进行实验。如图（a）和（b）所示，他先将小桌放在沙面上，然后让铜块A从一定的高度下落到小桌的桌面上。接着他按图（c）、（d）所示，重新实验。请仔细观察图中下落的铜块与小桌陷入沙面的情况，然后归纳得出初步结论。
验中，该同学认为小桌下陷深度越深，说明物体具有的重力势能越大，这样判断的依据是____________________________ ②比较图中的（a）、（b）和（c）实验过程及相关条件可知：当物体质量相同时，______________，物体具有的重力势能越大。 ③比较图中的（a）、（c）和（d）实验过程及相关条件可知：当物体_______时，质量越大，物体具有的重力势能越大。
【考查角度】探究影响物体势能大小的因素．
【解析】①在此实验中，通过观察小桌下陷的深度来比较物体重力势能的大小的，小桌下陷深度越深，说明物体做功本领越强；②分析比较图（a）、（b）和（c）实验过程能看出，同一物体体A的质量是相同的，但所处的高度不同，且物体高度越高所能使小桌陷入的深度越大，故其所具有的重力势能就越大；③比较（a）、（c）和（d）实验过程能看出，对于不同质量的物体A、B，所处的高度是相同的，且质量大的物体使小桌陷入的深度越大，故其所具有的重力势能大。 【答案】①小桌下陷深度越深，说明物体做功本领越强；②物体高度越高；③高度相同。
【实验拓展】（1）本实验中，物体动能的大小是通过小桌下陷的深度来体现的，属于转换法的思想； （2）影响重力势能大小的因素是质量和被举高度，在探究重力势能和其中一个因素的关系时，要采用控制变量法控制另外一个因素不变。
◇典例3：小江同学利用同样大小的黏土弹珠一个和铁弹珠一个、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将黏土弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表1、2、3：
?次数
?橡皮条
?橡皮条宽/cm
?橡皮条长/cm
?弹射的水平距离/m
?1
?a
?0.50
?20.00
?10.10
?2
?b
?0.50
?30.00
?8.20
?3
?c
?1.00
?20.00
?14.00
4
?c
?1.00
?20.00
请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较______________来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的_______有关； （3）由1、2、3次实验数据可知，同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是_______。 A、窄而长的?????B、宽而长的?????C、窄而短的???D、宽而短的。 （4）小江想进一步研究弹射水平距离与弹珠质量的关系，在前面实验基础上又用质量较大的铁弹珠进行了第4次实验，请你利用所学知识判断弹射的水平距离_______14m。（选填“大于”“等于”或者“小于”）
【考查角度】探究影响物体势能大小的因素．
【解析】（1）弹弓弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，射出的越远，弹弓的弹性势能越大。（2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关；（3）由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的，故选D。（4）弹珠射出时弹性势能转化为动能，弹性势能一定，动能一定，铁弹珠质量大，速度小，移动距离小，故弹射的水平距离小于14m。
【答案】（1）弹珠被弹射的水平距离；（2）长度；（3）D；（4）小于。
【实验拓展】（1）具有弹性的物体发生弹性形变时，具有弹性势能。弹性势能的大小跟物体发生弹性形变大小有关，弹性形变越大，具有的弹性势能越大。 （2）注意利用控制变量法的应用
（3）弹珠射出时弹性势能转化为动能，弹性势能一定，动能一定，质量大速度小。
◆变式训练
3.1 在研究物体的动能与哪些因素有关的实验中，小华首先猜想： A、物体的动能可能与物体的质量有关 B、物体的动能可能与物体的速度有关 C、物体的动能可能与物体的材料有关 为了验证猜想，小华设计了以下探究实验：让小球从斜面上某一高度静止释放，撞击静止在水平面上的木块，实验过程如图甲、乙、丙、丁所示。图中m1＜m2、s1＜s2、s1＜s3、h1＜h2，水平面上所用的木块是同一木块。 （1）小华通过比较甲和乙两次实验，得出的猜想________（填序号）是正确的。 （2）小华通过比较________两次实验，得出猜想A是正确的。 （3）小华通过比较乙和丁两次实验，得出猜想C是正确的。同组的小红同学认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：________。你认为通过比较________两次实验可以验证猜想C，并可得结论：________________。
【解析】（1）甲乙对比，小球的质量相等，从不同高度下滑，速度不同，木块移动距离不同，说明物体的动能与物体的速度有关，故可验证猜想B；（2）要验证猜想A，物体的动能与物体质量的关系，需要保持物体运动速度相同，物体的质量不同，观察木块移动的距离，甲丙两次实验符合；（3）乙和丁两次实验两球的质量不相等，材料不同，下滑高度不相同即速度不相同时，木块被推动的距离不相同，因此不能物体的动能可能与物体的材料有关；甲丁两次实验两球的质量相等，材料不同，在下滑高度相同即速度相同时，木块被推动的距离相同，由此说明物体的动能与物体的材料无关，故可验证猜想C错误；
【答案】（1）B；（2）甲、丙；（3）变量不唯一；甲、丁；猜想C错误。
3.2 在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，小民采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图16所示。（m钢＞m玻＞m木）
（1）实验通过观察________________，判断重力势能的大小。 （2）实验序号________________是在研究重力势能与质量是否有关，可以得出初步结论：
________________________________________________ （3）分析实验（a）、（d）、（e），可归纳得出初步结论：________________________________________________________________ 【解析】（1）重力势能是不易直接观察的，所以该题中我们通过观察花泥的凹陷程度反映重力势能的大小。花泥下陷的越深，重力势能越大；（2）若想研究重力势能与质量的关系，即需选择不同质量的球，让其处于相同的高度，观察其下落时砸花泥的凹陷程度即可，故选择（a）、（b）、（c）三组实验即可；实验发现钢球砸出的痕迹最深，说明重力势能的大小与物体的质量有关，且质量越大，重力势能越大，得出的结论是：当小球所处高度相同时，小球质量越大，小球重力势能越大；（3）比较（a）（d）（e）三次实验，两次小球的质量相同，但所处高度不同，小球所处高度越高，落下来砸出的痕迹越深，说明小球具有的重力势能越大。
【答案】（1）花泥的凹陷程度；（2）（a）、（b）、（c）；当小球所处高度相同时，小球质量越大，小球重力势能越大；（3）当小球质量相同时，小球所处高度越高，小球重力势能越大。
3.3 小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远，小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 （1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验（弹簧被压缩后超过其弹性限度）如图所示，将同一个弹簧压缩________（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块，通过分析比较木块________，从而比较弹性势能的大小，这种比较弹性势能实验方法称为________。 （2）小明根据实验现象认为：小球通过对木块________使本块移动一段距离，之后都停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的能最终都消失了。小明的观点是错误的，理由是________________________________________。 （3）在第（1）小题中比较弹性势能大小的实验方法在初中物理中经常用到，以下描述中能体现这种方法的是________ A．水压使水管中形成水流，类似地电压使电路中形成电流 B．根据在常态下物质形状和体积是否固定，可将物质分为三态 C．通过观察比较灯的亮度，可比较电路中的电阻大小 D．研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，控制接触面粗糙程度相同
【解析】（1）要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；通过木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小，用到了转换法；（2）小球通过对木块做功，使本块移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，弹簧、小球、木块机械能都转化为内能，而不是机械能消失了。故小明的观点是错误的；（3）通过木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小，用到了转换法；A．水压使水管中形成水流，类似地电压使电路中形成电流，用到了类比法，故A不符合题意；B．根据物质在常态下的形状和体积是否固定，可将物质分为三态，运用了归类法，故B不符合题意；C．通过观察比较灯的亮度，可比较电路中的电阻大小，运用了转换法，故C符合题意；D．研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，应控制接触面粗糙程度相同，运用了控制变量法，故D不符合题意。故选C。
【答案】（1）不同；移动距离；?转换法；（2）做功；??弹簧、小球、木块的机械能都转化成了木块的内能；（3）C。
1．下列同时具有动能和势能的是（ ）
A．悬挂的电灯 B．被拉开的弹弓 C．在水平公路上行驶的汽车 D．在空中飞行的飞机
【解析】A、悬挂在空中静止的电灯，具有一定的高度，具有重力势能。故A不符合题意；B、被拉开的弹弓，发生弹性形变，具有弹性势能。故B不符合题意；C、在公路上行驶的汽车，具有一定的速度，具有动能。故C不符合题意；D、在空中飞行的飞机，有一定的质量，有一定的速度，具有动能；相对地面又有一定的高度，也具有重力势能。故D符合题意。故选D。
【答案】D
2．一辆大卡车和一辆小汽车以同样的速度在水平路面上行驶时，比较它们的动能大小（ ）
A．大卡车的动能等于小汽车的动能 B．大卡车的动能大于小汽车的动能
C．大卡车的动能小于小汽车的动能 D．无法比较
【解析】大卡车和小汽车以同样的速度在水平路面上行驶时，速度相同，大卡车的质量比小汽车的质量大，故大卡车的动能大。故选B。
【答案】B
3．（2018春?薛城区期末）两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．两个一样大 B．落在a处的大 C．落在b处的大 D．无法比较大小
【解析】篮球从静止开始下落，是由重力势能转化为动能；到达地面后，篮球撞击地面，是由动能转化为弹性势能；根据篮球留下的印迹可知，a处的印迹大，说明篮球落在a处时具有的弹性势能大，所以其开始下落时具有的重力势能就大。故选B。
【答案】B
4．如图所示是小球从高处下落到水平地面不断弹起的过程中，每隔相等时间曝光一次所得到的?照片，小球在?1、2?位置的高度一样。下面说法正确的是（ ）
A．小球运动时先后经过1、3、2三个位置
B．小球在1、2?位置的动能相同，且机械能大小相同
C．小球在1、2?位置的重力势能相同，且机械能大小也相同
D．小球在1位置的动能、机械能比2位置都小
【解析】A、由生活经验可知，小球弹跳的高度会越来越低，则根据小球运动的轨迹，小球运动时先后经过2、3、1 三个位置，故A错误；BCD、小球在1、2 位置的高度相同，所以重力势能相同；小球在运动过程中，由于受空气阻力的作用、与地面的碰撞，所以会消耗一部分机械能，所以小球的机械能逐渐减小，则小球在1?位置的机械能比?2?位置小；由于机械能等于动能与势能之和，所以，小球在1?位置的动能也比?2?位置小；由此可知，小球在1 位置的动能、机械能比2 位置都小，故D正确，BC错误。故选D。
【答案】D
5．如图小明沿着滑梯加速下滑时感觉到臀部发热，下列关于此过程的说法中正确的是（ ）
A．动能转化为重力势能 B．重力势能全部转化为动能
C．机械能一定减少 D．机械能保持不变
【解析】小明从滑梯上加速下滑时，速度增大，高度减小，所以小明的动能增加，重力势能减小；感到臀部灼热，是因为滑梯摩擦力的作用，使内能增加，因此会有一部分机械能转化为内能，因此机械能会减小；综上所述ABD错误，C正确。故选C。
【答案】C
6．如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置。从斜面的某一高度由静止滑下的小车碰上木块B后，将B推出一段距离。实验数据记录如下表；
实验序号
小车的质量/g
小车释放的高度/cm
木块被推出的距离/cm
1
20
20
15
2
40
20
30
3
60
20
（1）实验中所探究物体的动能是指物体________（选填“小车”或“木块”）的动能。而物体动能的大小是通过________________来判断的，为保证转换的可靠性，应选择________（填“相同”或“不同”）的平面。小车从同一高度下滑时的质量越大，重力势能越________。 （2）分析表中数据可得结论是：在________相同时，________________。 （3）在第3次实验中，木块被碰后滑出木板，需要重新进行实验。下列三种措施可行的是________。 a．换用同样材质但较长的木板 b．换用粗糙程度较大的木板 c．降低小车释放的高度 d．换一个较大的木块 （4）3次实验中小车在平面上克服阻力做的功分别为W1、W2、W3，请比较它们的大小：W1________W2________W3（选填“＞”“＜”或“=”）。假设小车滑到绝对光滑的表面上，那么小车克服阻力做的功为________，此时小车做________运动。
【解析】（1）该实验研究的主体是小车A，研究的是小车A的动能；该实验物体动能的大小是通过木块B被撞开的距离大小反映的，木块B被撞的越远，说明小球的动能越大，这里采用了转换法；本实验中通过小车推动木块的距离来反映动能的大小，为保证转换的可靠性，应选择相同的平面；影响重力势能的因素是质量和高度，质量越大的物体下落时具有的重力势能越大；（2）由表中的实验数据可知，在速度相等的情况下，钢球质量越大，木块被撞击的距离越远，由此可得：运动速度相等时，物体质量越大，动能越大；（3）探究动能与质量的关系，应控制速度相同，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，故实验中使用的木块大小不能改变，第3次实验中，小车的动能较大，因此只能改变木板的长度，故应采用a的方法；（4）实验中，小车到达水平面时的速度相同，小车的质量越大，小车具有的动能越大，也就是说，小车的做功能力越大，最终克服阻力做的功越多；即W1＜W2＜W3；通过图中小车滑动的距离可以得出水平面越光滑，小车运动的越远，推理可知，若水平面绝对光滑（小车不受阻力），那么小车克服阻力做的功为0J；则小车会在水平面匀速直线运动。
【答案】（1）小车；木块移动的距离；相同；大；（2）速度；物体质量越大，动能越大；（3）a；（4）＜；＜；0J；匀速直线。
7．小明同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系“．他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
次数
橡皮条
橡皮条宽/cm
橡皮条长/cm
弹射的水平距离/m
1
a
0.50
20.00
10.10
2
b
0.50
30.00
8.20
3
c
1.00
20.00
14.00
请回答以下问题： （1）实验中，是通过比较________来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，长度、厚度相同的橡皮条，拉伸相同的长度，越宽的橡皮条具有的弹性势能越________； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________ ?A、宽而短的 B、宽而长的 C、窄而短的 D、窄而长的
【解析】（1）弹弓橡皮条弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示，射出的越远，弹弓的弹性势能越大；（2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关；（3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮长度相同，条宽不同，宽的橡皮条把弹射的水平距离远，说明越宽的橡皮条具有的弹性势能越大；（4）由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的，故选A。 【答案】（1）弹珠被弹射的水平距离；（2）长度；（3）大；（4）A。
8．小夏在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”实验中，他让体积相同的A、B、C三个小球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放，其中小球的质量关系为mA＜mB=mC （1）实验中小球的重力势能大小是通过________来反映的，这种研究问题的科学方法叫________。 （2）观察图甲和图乙，说明小球的重力势能与________有关。 （3）比较甲、丙实验，小夏得出小球的重力势能与小球的高度有关，你认为他的结论是否可靠？________（选填“可靠”或“不可靠”）。原因是：________________。 （4）若有一根完全光滑的弯曲管道，如丁所示，让小球D从管道上端由静止滑入，已知小球质量mC=mD．且高度一样，小球最后从管道下端竖直落下的深度________丙图小球下陷深度（选填“大于”“等于”或“小于”）
【解析】（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映，这种研究问题的科学方法叫转换法；（2）观察图甲和图乙，可知A、B两球，下落高度相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大，说明小球的重力势能与质量有关；（3）要研究重力势能与高度的关系，需要保持球的质量相同，改变下落高度，由图可知A、C两球的质量和下落高度都不同，所以小夏得出的结论不可靠；（4）影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度，重力势能与物体运动的路径无关；由图可知，C、D两球的质量和下落高度都相同，所以两球的重力势能相同，因此两球陷入沙深度相同。
【答案】(1）球陷入沙面的深度；转换法；（2）质量；（3）不可靠；没有控制两球的质量相同；（4）等于。
1．（2018?双流区模拟）双流城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体（ ）
A．具有较大的弹性势能 B．具有较大的重力势能
C．在下落的过程中动能转化为势能 D．在下落过程中不受阻力
【解析】由题意可知，高空抛物现象只所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大；物体在下落过程中受到阻力，一部分重力势能转化为内能；下落时重力势能转化动能，重力势能越大，转化成的动能就越大。因此高空抛物会造成很大的危害。综上所述，B正确,故选B。
【答案】B
2．（2018?天津）用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆。如图所示，小球从A点摆动到B点的过程中（ ）
A．速度变小，动能变大 B．速度变小，动能变小
C．速度变大，重力势能变小 D．速度变大，重力势能变大
【解析】小球从A点摆动到B点的过程中，质量不变、高度减小，重力势能减小；质量不变、速度变大，动能变大；重力势能转化为动能。故选C。
【答案】C
3．（2017?苏州模拟）汽车在高速公路行驶，往往要被限制最大行驶速度，如果用物理学的思维来解读，其目的是（ ）
A．限制摩擦力 B．限制势能 C．限制动能 D．限制惯性
【解析】车的速度越大，动能就越大，由于惯性，在刹车时不容易停下来，为了防止交通事故，所以要限制汽车行驶最大速度，从而限制动能。故选C。
【答案】C
4．小球从空中静止自由落下，记录某段时间小球的动能随时间变化情况如图甲所示。不计空气阻力的影响，小球这段时间内重力势能随时间变化情况是（ ）
A． B． C． D．
【解析】由小球的动能随时间变化图象可知，动能是逐渐增加的，且动能先是增加的较慢，后增加的较快；不计空气阻力的影响，则该过程中没有能量的损失，所以增加的动能是由重力势能转化来的，即重力势能一定呈减小的趋势，故CD错误；由于一开始动能增加的慢，即重力势能转化的动能少，所以剩余的重力势能较多，而后随着动能增加较快，则重力势能减小的较多，剩余的较少，所以重力势能的变化趋势是：先减小较慢，后减小较快；而A图中重力势能先减小较快，后减小较慢，B则与A相反，故A错误，B正确。故选B。
【答案】B
5．（2018?临沂）如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（ ）
A．小球在A、C处的势能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
【解析】A、小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大，故A正确；B、小球在B处受到重力和绳子的拉力的共同作用，故B错误；C、小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；D、小球运动到C处时，处于静止状态，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止，故D正确。故选B。
【答案】B
6．（2018?广州）如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．着地瞬间，两球的动能相等 B．甲球在P点和Q点的机械能相等
C．释放瞬间，两球的重力势能相等 D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等
【解析】A、甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，忽略空气阻力，两个小球同时落地，即速度相等，但甲、乙两个小球质量不同，所以着地瞬间，两球的动能不相等。故A错误；B、忽略空气阻力，机械能守恒，故甲球在P点和Q点的机械能相等。故B正确；C、释放瞬间，两球所处高度相同，但两球质量不同，重力不同，所以两球的重力势能不相等。故C错误；D、从释放到着地，两球下落的高度相同，但两球质量不同，重力不同，所以，根据W=Gh可知，两球所受重力做的功不相等。故D错误。故选B。
【答案】B
7．（2018?和平区二模）下列有关能量说法正确的是（ ）
A．水平路面上匀速行驶的正在洒水的洒水车，其机械能不变
B．从光滑斜面滑下来的木块，其动能不变
C．汽油机做功冲程是将机械能转化为内能
D．火箭加速升空的过程中，其机械能增加
【解析】A、水平路面上匀速行驶的正在洒水的洒水车，速度不变，但其质量减小，故动能变小，且高度不变，重力势能不变，故机械能变小，故A错误；B、从光滑斜面滑下来的木块，重力势能转化为动能，所以动能变大，故B错误；C、汽油机做功冲程是内能转化为机械能，故C错误；D、火箭加速上升，质量不变，高度增加，所以势能增加，同时速度增大，动能增大，所以机械能增加，故D正确；故选D。
【答案】D
8．（2017?深圳模拟）如图所示，小球沿光滑的斜面由A滚到b，接着又在光滑水平面bc上滚动，比较小球在a、b、c三点时速度的大小（ ）
A．va＜vb＞vc B．va＜vb＜vc C．va＜vb=vc D．va＜vb，vc=0
【解析】小球沿光滑的斜面由a滚到b，其质量不变，速度变快，动能变大；同时质量不变，重力势能变小，即一部分重力势能转化为动能；由于bc段是光滑的，即没有摩擦力，所以小球从b到c的过程中，其动能是不变的，故速度不变；故va＜vb且vb=vc；故选C。
【答案】C
9．（2018?济宁）如图所示，跳水运动员为获得允足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的________让自己上升的更高。不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，________时（填“离开跳板”、“最高点”或“入水”）时动能最大。
【解析】（1）在跳水前先用力下压跳板，跳板发生弹性形变，具有弹性势能，跳板恢复原状时，弹性势能转化为运动员的动能，运动员离开跳板后动能转化为重力势能，这样可以使自己上升的更高；（2）不计空气阻力，运动员离开跳板上升、在落回到跳板相同高度时，运动员的动能等于起跳离开时的动能；从该位置下落到入水前，重力势能减小、动能增加，到入水时的动能最大。 【答案】弹性势能；入水。
10．动能的大小与哪些因素有关呢？小雨用相同的斜面、长木板和纸盒，两个不同质量的小球，设计了如图所示的甲、乙、丙三次实验，测量出每次实验中纸盒移动的距离，再通过比较分析得出结论。 （1）小雨通过观察比较纸盒移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的________相同。 A．研究磁场时用磁感线表示 B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙 C．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同 D．电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定 （2）若要探究动能与质量的关系，应选图甲和图________进行实验。 （3）如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软，则纸盒移动的距离会偏小，请分析解释原因：________________________。
【解析】（1）小雨通过观察比较纸盒移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法叫转换法，A、磁感线实际不存在，是人们为形象地描述磁场分布而假想出来的，属于建立模型法。此选项不符合题意；B、在研究分子间存在间隙的实验中，比较黄豆和芝麻混合前后的体积，根据体积减小得出分子之间有空隙，是通过实际实验得出的，所以不符合题意；C、研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同，属于控制变量法，此选项不符合题意；D、电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流我们可以通过电路中的灯泡是否发光去确定，属于转换法，此选项符合题意；故选D；（2）要研究动能与质量的关系，要保持两球的速度相等，即处于相同的高度滚下，我们应选择甲图和乙图来进行比较。（3）如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软，小球撞击纸盒，纸盒要发生形变，需要消耗部分机械能，因而纸盒的移动的距离会偏小。
【答案】（1）D；（2）乙；（3）纸盒的形变需要消耗部分机械能。
11．（2018?宿迁）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C．球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线所示。 （1）根据________________可以判断出________球释放前的重力势能最大。 （2）比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是________； （3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为________。
【解析】（1）小球释放前的重力势能越大，小球的能量就越多，做功本领最强，则小球陷入沙中越深；图中铁球A陷入沙中的深度最大，说明铁球A的重力势能最大；（2）比较A、C两球可知，两球所处的高度相同，A是铁球，C是塑料球，铁球A的质量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大；（3）球在空中下落时，高度降低、速度变大，重力势能主要转化为动能。
【答案】（1）球陷入沙中的深度；A；（2）质量；（3）动能。
12．（2018?绵阳二模）某同学在观看电视里射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远。于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体发生弹性形变的程度有关。 ①为验证猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩到不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒________，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小，若桌面绝对光滑，该实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。 ②理论推导和实验结果均表明，弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小．其中Ep表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改变量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，则k的单位是_______。
【解析】（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察纸盒被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；若水平面绝对光滑，纸盒在滑动过程中不受力，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的。（2））由公式可知，由于Ep单位是J，x单位是m，故k的单位是J/m2。
【答案】（1）移动的距离；不能；（2）J/m2。
