第九讲 功和能
考点9.1 功
定义
如果一个力作用在物体上，在这个力的方向上移动了距离
两个因素
有力、在力的方向上有距离
示意图
功的计算
公式
拓展
夹角问题：
单位
焦耳（J）
功的原理
?功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用?使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功
考点9.2 功和功率
项目
功
功率
物理意义
在力的方向移动了距离
表示做功的快慢
计算公式
单位
焦耳
瓦特
联系
延伸
动能
势能
重力势能
弹性势能
区别
定义
物体由于运动而产生的能量
物体由于被举高而具有的能量
物体由于发生弹性形变而产生的能量
影响因素
质量、运动速度
质量、被举高的高度
材料、形变程度
原因及其公式
联系
动能和势能在一定条件下可以转换
考点9.3 动能和重力势能实验
探究动能大小和什么意思有关
实验装置
动能的大小和质量、速度有关
重力势能大小与什么因素有关
重力势能与质量、高度有关
考点9.4 机械能及其转化
概念
重力势能、动能、弹性势能统称机械能
单位
焦耳
能量转化图示
初中常见能量转化
拓展
考点1 功和功率的计算
一．选择题（共3小题）
1．如图所示，用F＝20N的水平推力推着重为50N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了70J的功，则在这一过程中（ ）
A．物体一定运动了1 m B．物体一定运动了3.5 m
C．重力做的功一定是70 J D．物体一定受到20 N的摩擦力
2．小青同学先后用同样大小的力F，使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动的距离分别为s，该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙，下列关于做功大小的说法正确的是（ ）
A．W甲＝W乙＝W丙 B．W甲＝W乙＜W丙
C．W甲＜W乙＜W丙 D．W甲＞W乙＞W丙
3．某班准备组织一次爬楼比赛活动，要求从一楼登上五楼，比比谁的功率最大。怎样比较谁爬楼的功率最大？讨论中，同学们提出测量的物理量有：①一楼到五楼的高度h； ②从一楼到达五楼所用的时间t；③每个同学的质量或体重G．下面比较方案中可行是（ ）
A．比较t的大小 B．比较G的大小
C．比较的大小 D．比较的大小
二．多选题（共1小题）
4．粗糙斜面高度为h，长为l，用沿斜面向上的力把重为G的物体由斜面底端匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做的功为W，则（ ）
A．拉力大小为 B．拉力大小为
C．物体所受摩擦力大小为 D．物体所受摩擦力大小为
三．计算题（共1小题）
5．一辆卡车在平直公路上匀速行驶时发动机的功率为2×105W，速度为20m/s。若汽车行驶600s，求：
（1）发动机做的功；
（2）卡车的牵引力
一．选择题（共3小题）
1．对于如图所示各情景的分析，正确的是（ ）
A．甲：口吹硬币跳栏杆，说明流速越大压强越大
B．乙：小孩喝饮料时，是人的吸力使饮料上升到嘴里
C．丙：锁由高处向低处摆动时，重力势能逐渐转化为动能
D．丁：撑杆跳运动员将竿压弯，说明力可以改变物体的运动状态
2．如图所示，小球由A→B→C→B→A……摆动，忽略空气阻力，下列说法在确的是（ ）
A．小球在A点具有最大动能 B．小球在B点势能最大
C．小球从A摆到B的过程中，动能转化为势能
D．小球从B摆到C的过程中，机械能不变
3．如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离SAB＝SCD，比较两种情况下拉力F 所做的功及其功率（ ）
A．AB 段做的功较多 B．CD 段做的功较多
C．AB 段与CD 段做的功一样多 D．AB 段的功率比CD 段的功率大
二．多选题（共3小题）
4．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是具有弹性的绳子的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点，运动员所受具有弹性的绳子的弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动），对于运动员离开跳台至最低点的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．运动员的动能一直在增加
B．运动员减少的重力势能全部转化为动能
C．运动员通过A点后，绳子具有弹势能
D．运动员到C点时，他的动能最小
5．如图所示，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，离地球最远的一点叫远地点，离地球最近的一点叫近地点，以下关于卫星的说法中正确的是（ ）
A．卫星在远地点时，势能最大
B．卫星在近地点时，动能最大
C．卫星在运行过程中机械能逐渐减小
D．卫星从近地点向远地点运动时，动能转化为势能
6．如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆停止上下滚动。下列说法正确的是（ ）
A．滚摆下降时，重力势能减小，动能减小
B．滚摆到最低点后又上升，动能转化为重力势能
C．滚摆整个运动过程中，机械能守恒
D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小
考点3 实验探究类
一．实验探究题（共5小题）
1．学校新购了一箱物理器材，小青将它从一楼搬到三楼，小红想测定小青搬动器材过程中对箱子做功的功率。
【实验器材】 、 、
【实验原理】
【实验步骤】
A．测出箱子的质量m；
B．测出楼梯的总长度L；
C．测出一楼到三楼的竖直高度h；
D．测出小青上楼所用的时间t；
E．计算出小青搬运箱子的功率P。
小红的实验步骤中多余的是： 。（填写步骤前的字母即可）
2．小明在体育活动中，观察铅球下落陷入沙坑的深度情况产生了如下猜想。
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此他设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。
实验数据如下表：
实验序号
铅球代号
铅球质量/g
下落高度/m
陷入沙中的深度/m
①
A
200
0.5
0.1
②
B
400
0.5
0.25
③
C
200
1
0.2
④
D
200
1
0.2
（1）本实验中，采用的研究问题的方法是 （写出一种方法即可）。铅球的重力势能大小是通过 来反映的。
（2）为验证猜想二，应比较 （填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时， 。
（3）比较③④，得到的结论是 。
3．在探究弹簧的弹性势能的大小与哪些因素有关时，小阳提出了如下猜想：
猜想①：弹性势能的大小与弹簧被压缩的长度有关；
猜想②：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想③：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关；
猜想④：弹性势能的大小与弹簧的原长有关；
接下来，小阳首先选用弹簧、小球、木块和长刻度尺各一个，按照如图所示的实验进行探究。实验中木块起始位置相同，实验记录的数据如下表。
实验次数
弹簧的原长l0/cm
被压缩后弹簧的长度l/cm
弹簧被压缩的长度△l/cm
木块移动的距离cms/
1
10
8
2
11
2
10
5
5
15.5
（1）弹簧将小球弹开的过程中，是将的弹性势能转化成小球的 能；
（2）由于弹性势能的大小不便于用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为 ，这种研究问题的方法叫转换法；
（3）分析表中数据可以验证猜想 ；（选填序号）得到的实验结论是 。
（4）如果要探究弹性势能的大小与弹簧的粗细是否有关，需要控制的变量有 、 、 。
4．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）：
（1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为典线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
①从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是 。
②实验中所用小球的质量为 kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为 N。
③由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于 状态（选填“平衡”或“非平衡”）。
5．同学们猜想物体的动能大小可能跟物体的质量和运动速度有关，为了验证猜想，某同学利用如图所示的装置进行实验：让钢球从斜面上由静止释放，钢球滚下后撞击水平面上的木块。请回答下列问题：
（1）该实验利用了转换法，通过观察 判断钢球的动能大小；
（2）下表记录的是该同学的三次实验数据，比较 两次实验，可知物体的动能与物体的质量有关；综合分析三次实验数据，可以初步得出：在影响物体动能大小的因素中， 对动能影响更大。
次数
钢球质量m/g
钢球起始高度h/cm
木块移动距离s/cm
1
100
10
4
2
100
20
16
3
200
10
8
第九讲 功和能
考点9.1 功
定义
如果一个力作用在物体上，在这个力的方向上移动了距离
两个因素
有力、在力的方向上有距离
示意图
功的计算
公式
拓展
夹角问题：
单位
焦耳（J）
功的原理
?功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用?使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功
考点9.2 功和功率
项目
功
功率
物理意义
在力的方向移动了距离
表示做功的快慢
计算公式
单位
焦耳
瓦特
联系
延伸
动能
势能
重力势能
弹性势能
区别
定义
物体由于运动而产生的能量
物体由于被举高而具有的能量
物体由于发生弹性形变而产生的能量
影响因素
质量、运动速度
质量、被举高的高度
材料、形变程度
原因及其公式
联系
动能和势能在一定条件下可以转换
考点9.3 动能和重力势能实验
探究动能大小和什么意思有关
实验装置
动能的大小和质量、速度有关
重力势能大小与什么因素有关
重力势能与质量、高度有关
考点9.4 机械能及其转化
概念
重力势能、动能、弹性势能统称机械能
单位
焦耳
能量转化图示
初中常见能量转化
拓展
考点1 功和功率的计算
一．选择题（共3小题）
1．如图所示，用F＝20N的水平推力推着重为50N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了70J的功，则在这一过程中（ ）
A．物体一定运动了1 m B．物体一定运动了3.5 m
C．重力做的功一定是70 J D．物体一定受到20 N的摩擦力
【解答】解：AB、由W＝Fs可得，物体沿水平方向运动的距离：
s＝＝＝3.5m。故A错误，B正确；
C、物体在重力的方向没有移动距离，故重力做的功为0，故C错误；
D、用F＝20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动，没有说是匀速直线运动，故摩擦力不一定是20N，故D错误；
故选：B。
2．小青同学先后用同样大小的力F，使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动的距离分别为s，该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙，下列关于做功大小的说法正确的是（ ）
A．W甲＝W乙＝W丙 B．W甲＝W乙＜W丙
C．W甲＜W乙＜W丙 D．W甲＞W乙＞W丙
【解答】解：
一个人先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s；该力在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙，三个功的大小都等于W＝Fs；
即W甲＝W乙＝W丙；故A正确、BCD错误。
故选：A。
3．某班准备组织一次爬楼比赛活动，要求从一楼登上五楼，比比谁的功率最大。怎样比较谁爬楼的功率最大？讨论中，同学们提出测量的物理量有：①一楼到五楼的高度h； ②从一楼到达五楼所用的时间t；③每个同学的质量或体重G．下面比较方案中可行是（ ）
A．比较t的大小 B．比较G的大小
C．比较的大小 D．比较的大小
【解答】解：由P＝可知，需要知道每位同学所做的功W和爬楼的时间T，而根据功的公式W＝GH，还要知道每位同学的体重G的楼的高度H，值得注意的是，每位同学都是从一楼登上五楼，其高度H是相同的，所以不去测量楼的高度也不会影响到实验的结果。这样我们只需要测量每个同学的体重、爬楼的时间，通过比较就可以知道功率的大小了。
故选：C。
二．多选题（共1小题）
4．粗糙斜面高度为h，长为l，用沿斜面向上的力把重为G的物体由斜面底端匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做的功为W，则（ ）
A．拉力大小为
B．拉力大小为
C．物体所受摩擦力大小为
D．物体所受摩擦力大小为
【解答】解：斜面长l，拉力做的功为W。
因为W＝Fl，
所以拉力F＝。
所以B选项正确。
拉力做的总功W＝Gh+fl，
所以f＝。
故选：BC。
三．计算题（共1小题）
5．一辆卡车在平直公路上匀速行驶时发动机的功率为2×105W，速度为20m/s。若汽车行驶600s，求：
（1）发动机做的功；
（2）卡车的牵引力
【解答】解：
（1）由题知，卡车在平直公路上匀速行驶时，发动机的功率为2×105W，行驶时间600s，
由P＝可得，发动机做的功：
W＝Pt＝2×105W×600s＝1.2×108J；
（2）由v＝可得，汽车行驶的路程：
s＝vt＝20m/s×600s＝1.2×104m，
由W＝Fs可得，卡车的牵引力：
F＝＝＝1×104N。
答：（1）发动机做的功为1.2×108J；
（2）卡车的牵引力为1×104N。
考点2 机械能的转化
一．选择题（共3小题）
1．对于如图所示各情景的分析，正确的是（ ）
A．甲：口吹硬币跳栏杆，说明流速越大压强越大
B．乙：小孩喝饮料时，是人的吸力使饮料上升到嘴里
C．丙：锁由高处向低处摆动时，重力势能逐渐转化为动能
D．丁：撑杆跳运动员将竿压弯，说明力可以改变物体的运动状态
【解答】解：A、口吹硬币跳栏杆，硬币上方空气流速大，压强小，硬币下方空气流速小，压强大，所以硬币在压强差的作用下跳起，故A错误；
B、用吸管从瓶子里吸饮料时，先把吸管内的部分空气吸走，管内的气压小于外界大气压，饮料在管内外压强差的作用下被压入吸管，上升到嘴里，所以使饮料上升到嘴里的力是大气的压力，故B错误；
C、锁从高处向低处摆动高度下降，重力势能减小，速度增大，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、跳高运动员将竿压弯，说明力可以改变物体的形状，故D错误。
故选：C。
2．如图所示，小球由A→B→C→B→A……摆动，忽略空气阻力，下列说法在确的是（ ）
A．小球在A点具有最大动能 B．小球在B点势能最大
C．小球从A摆到B的过程中，动能转化为势能
D．小球从B摆到C的过程中，机械能不变
【解答】解：A、A点是最高点，速度为零，即动能为零，重力势能最大，故A错误；
B、B点高度最低，故此时重力势能最小，故B错误；
C、从A到B的过程中，物体的高度降低，速度增大，即重力势能减小，动能增大；故重力势能转化为动能；故C错误；
D、小球从B到C的过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的，故D正确；
故选：D。
3．如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离SAB＝SCD，比较两种情况下拉力F 所做的功及其功率（ ）
A．AB 段做的功较多 B．CD 段做的功较多
C．AB 段与CD 段做的功一样多 D．AB 段的功率比CD 段的功率大
【解答】解：
由题知，沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱拉力相等，且木箱移动距离sAB＝sCD，
由W＝Fs可知，拉力所做的功相同，故C正确，AB错误；
由于本题没有给出两种情况下的运动时间，故无法比较功率的大小，故D错误。
故选：C。
二．多选题（共3小题）
4．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是具有弹性的绳子的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点，运动员所受具有弹性的绳子的弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动），对于运动员离开跳台至最低点的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．运动员的动能一直在增加
B．运动员减少的重力势能全部转化为动能
C．运动员通过A点后，绳子具有弹势能
D．运动员到C点时，他的动能最小
【解答】解：A、运动员从最高点向下运动到接触蹦床前，只受重力作用，做加速运动；从接触蹦床到最低点的过程中，弹力先是小于重力，随后大于重力，运动员先做加速运动，后做减速运动；故其动能先增大后减小。故A错误；
B、运动员离开跳台至最低点的过程中，运动员减少的重力势能转为动能和弹性势能，故B错误；
C、A点是具有弹性的绳子的自由长度，运动员通过A点后，绳子具有了弹性形变，所以绳子具有弹势能。故C正确；
D、C点是第一次下落到达的最低点，此时运动员的速度最小，所以他的动能最小。故D正确。
故选：CD。
5．如图所示，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，离地球最远的一点叫远地点，离地球最近的一点叫近地点，以下关于卫星的说法中正确的是（ ）
A．卫星在远地点时，势能最大
B．卫星在近地点时，动能最大
C．卫星在运行过程中机械能逐渐减小
D．卫星从近地点向远地点运动时，动能转化为势能
【解答】解：
AB、卫星在运行过程中质量不变，卫星在近地点和地球的相对距离最小，速度最大，近地点势能最小，动能最大；卫星在远地点和地球的相对距离最大，速度最小，远地点的势能最大，动能最小；故AB正确；
C、卫星在太空，运行过程中没有运行阻力，没有能量的损失，机械能是守恒的；故C错误；
D、卫星在近地点向远地点运动时，高度增大，速度减小，所以势能增大，动能减小，动能转化为势能；故D正确。
故选：ABD。
6．如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆停止上下滚动。下列说法正确的是（ ）
A．滚摆下降时，重力势能减小，动能减小
B．滚摆到最低点后又上升，动能转化为重力势能
C．滚摆整个运动过程中，机械能守恒
D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小
【解答】解：A、滚摆在下降过程中，位置降低，速度增大，重力势能减小，动能增大，故A选项错误；
B、滚摆由最低点上升过程中，位置升高，速度减小，动能转化为重力势能，故B选项正确；
CD、由题意知滚摆运动过程中，滚摆每次上升的高度逐渐减小，长时间后停止上下滚动，说明滚摆要克服阻力做功，有一部分机械能转化为内能，所以滚摆的机械能减小，故C选项错误，D选项正确。
故选：BD。
考点3 实验探究类
一．实验探究题（共5小题）
1．学校新购了一箱物理器材，小青将它从一楼搬到三楼，小红想测定小青搬动器材过程中对箱子做功的功率。
【实验器材】 台秤 、 卷尺 、 秒表
【实验原理】 P＝
【实验步骤】
A．测出箱子的质量m；
B．测出楼梯的总长度L；
C．测出一楼到三楼的竖直高度h；
D．测出小青上楼所用的时间t；
E．计算出小青搬运箱子的功率P。
小红的实验步骤中多余的是： B 。（填写步骤前的字母即可）
【解答】解：
（1）要测量搬动器材过程中对箱子做功的功率，其实验原理为：P＝＝＝；
m为箱子的质量，h为一楼到三楼的竖直高度，t为上楼所用的时间。
所以，需要用台秤测量箱子的质量m，用卷尺测量一楼到三楼的竖直高度h，用秒表测量上楼所用的时间t。
（2）由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度，故选B。
故答案为：台秤、卷尺、秒表；P＝；B。
2．小明在体育活动中，观察铅球下落陷入沙坑的深度情况产生了如下猜想。
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此他设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。
实验数据如下表：
实验序号
铅球代号
铅球质量/g
下落高度/m
陷入沙中的深度/m
①
A
200
0.5
0.1
②
B
400
0.5
0.25
③
C
200
1
0.2
④
D
200
1
0.2
（1）本实验中，采用的研究问题的方法是 控制变量法 （写出一种方法即可）。铅球的重力势能大小是通过 铅球陷入沙中的深度 来反映的。
（2）为验证猜想二，应比较 ①③ （填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时， 物体所处的高度越高，重力势能越大 。
（3）比较③④，得到的结论是 物体的重力势能与物体运动的路径无关 。
【解答】解：
（1）物理学中对于多因素或多变量的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法，该实验中用到了控制变量法；
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；
（2）要探究猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关，应控制两球质量相等、运动路径相同，下落高度不同，所以比较A、C两球，即应比较①③两次实验；由图可知C球下落的高度高，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大；
（3）比较③④两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
故答案为：（1）控制变量法；铅球陷入沙中的深度；（2）①③；物体所处的高度越高，重力势能越大；（3）物体的重力势能与物体运动的路径无关。
3．在探究弹簧的弹性势能的大小与哪些因素有关时，小阳提出了如下猜想：
猜想①：弹性势能的大小与弹簧被压缩的长度有关；
猜想②：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想③：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关；
猜想④：弹性势能的大小与弹簧的原长有关；
接下来，小阳首先选用弹簧、小球、木块和长刻度尺各一个，按照如图所示的实验进行探究。实验中木块起始位置相同，实验记录的数据如下表。
实验次数
弹簧的原长l0/cm
被压缩后弹簧的长度l/cm
弹簧被压缩的长度△l/cm
木块移动的距离cms/
1
10
8
2
11
2
10
5
5
15.5
（1）弹簧将小球弹开的过程中，是将的弹性势能转化成小球的 动 能；
（2）由于弹性势能的大小不便于用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为 木块移动的距离 ，这种研究问题的方法叫转换法；
（3）分析表中数据可以验证猜想 1 ；（选填序号）得到的实验结论是 弹簧的材料、原长和粗细均相同，弹簧被压缩的长度不同，推动木块移动的距离不同 。
（4）如果要探究弹性势能的大小与弹簧的粗细是否有关，需要控制的变量有 弹簧的材料 、 弹簧的原长 、 弹簧被压缩的长度 。
【解答】解：（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化成小球的动能；
（2）弹性势能的大小是通过木块被弹开距离的远近来反映的，木块被弹开的距离越远，说明弹簧的弹性势能越大，这种研究方法叫转换法；
（3）由表中数据可知，弹簧的材料、原长和粗细均相同，弹簧被压缩的长度不同，推动木块移动的距离不同，所以可以验证猜想1：弹性势能的大小与弹簧被压缩的长度有关；
（4）要探究弹性势能的大小与弹簧的粗细是否有关，必须控制弹簧的材料、弹簧的原长、弹簧被压缩的长度均相同，改变弹簧的粗细。
故答案为：（1）动；（2）木块移动的距离；（3）1；弹簧的材料、原长和粗细均相同，弹簧被压缩的长度不同，推动木块移动的距离不同；（4）弹簧的材料；弹簧的原长；弹簧被压缩的长度。
4．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）：
（1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为典线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
①从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是 先变大后变小 。
②实验中所用小球的质量为 0.1 kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为 6.1 N。
③由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于 非平衡 状态（选填“平衡”或“非平衡”）。
【解答】解：（1）小球接触到弹簧后的下落中，弹簧逐渐发生弹簧形变，弹簧力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；
当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；
当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。
由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；
（2）由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。所以可得G＝F＝0.1N/cm×0.1×100cm＝1N
则m＝＝＝0.1kg
弹簧的最大缩短量为△x最大＝0.61m＝61cm
所以F最大＝0.1N/cm×61cm＝6.1N；
（3）由（2）中数据知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于不平衡态。
故答案为：（1）先变大后变小；（2）0.1；6.1； （3）非平衡。
5．同学们猜想物体的动能大小可能跟物体的质量和运动速度有关，为了验证猜想，某同学利用如图所示的装置进行实验：让钢球从斜面上由静止释放，钢球滚下后撞击水平面上的木块。请回答下列问题：
（1）该实验利用了转换法，通过观察 木块被撞后移动的距离 判断钢球的动能大小；
（2）下表记录的是该同学的三次实验数据，比较 1、3 两次实验，可知物体的动能与物体的质量有关；综合分析三次实验数据，可以初步得出：在影响物体动能大小的因素中， 速度 对动能影响更大。
次数
钢球质量m/g
钢球起始高度h/cm
木块移动距离s/cm
1
100
10
4
2
100
20
16
3
200
10
8
【解答】解：
（1）探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，用到的是转换法；
（2）要探究物体的动能与物体的质量有关，应控制钢球下滑的高度相同而质量不同，由表中实验数据可知，应选择1、3所示实验进行比较；
对比数据1、2可知，同一个小球，小球自由滚下的高度变为原来的2倍，速度变为原来的2倍，物体的动能变为原来的4倍；
对比数据1、3可知，不同的小球，从相同的高度滚下，小球的质量变为原来的2倍，物体的动能变为原来的2倍；由表中实验数据可知，在同等条件下速度对物体的动能影响更大。
故答案为：（1）木块被撞后移动的距离；（2）1、3；速度。
