4.10 机械能
一．选择题
1．（2017?扬州）扬州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．重力势能 C．体积 D．阻力
2．（2019?怀化）如图所示，小球从A点摆动到C点的过程中（不计空气阻力）下列说法正确的是（ ）
A．从A到B的过程中，动能增大，重力势能减小
B．从A到B的过程中，动能减小，重力势能增大
C．从B到C的过程中，动能增大，重力势能增大
D．从B到C的过程中，动能减小，重力势能减小
3．（2019?玉林）如图所示，“长征”火箭在加速升空过程中，（ ）
A．惯性变大 B．机械能保持不变
C．动能增加，重力势能减小 D．动能增加，重力势能增加
4．（2019?聊城）如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（ ）
A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能
D．该实验结论可以解释为什么对机动车限速
5．（2017?常德）行驶在高速公路上的小汽车，司机突然发现刹车失灵，为了避险，将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道，最终停下。下列说法正确的是（ ）
A．上坡过程中，小汽车的机械能保持不变 B．小汽车停下后，不再具有惯性
C．上坡过程中，小汽车处于平衡状态D．上坡过程中，小汽车动能减小，重力势能增加
6．（2019?荆州）如图，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，弹簧左端固定。小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中（空气阻力忽略不计），下列说法正确的是（ ）
A．在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能
B．小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒
C．小木块P在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增加
D．小木块P运动到最高点时处于平衡状态
7．（2019?长沙）下列有关机械能及其转化的说法正确的是（ ）
A．弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能
B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能
C．蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能
D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大
8．（2017?株洲）一高尔夫球以二百公里的时速水平撞击钢板，图为球撞击过程中的三个状态，其中甲是刚要撞击的时刻，乙是球的形变最大的时刻，丙是刚撞击完的时刻，已知撞击时间非常短，若忽略球的机械能损失，则（ ）
A．球在甲、丙两个时刻的动能相等
B．球在甲时刻的动能较丙时刻的大
C．球在甲时刻的动能较丙时刻的小
D．条件不足，无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小
9．（2018?天门）如图所示，将铁锁从鼻尖处静止释放，结果铁锁摆回时并没有碰到鼻尖，下列关于此过程的说法正确的是（ ）
A．铁锁从左边最高处摆到最低处的过程中动能减小
B．铁锁从最低处摆到右边最高处的过程中势能增加
C．铁锁从释放到摆回的过程中内能转化为机械能
D．铁锁从释放到摆回的过程中机械能守恒
10．（2019?桂林）如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过b两个点，不计空气阻力，比较物块在b两点的能量，下列说法正确的是（ ）
A．物块在a点动能大 B．物块在b点动能大
C．物块在b点重力势能大 D．物块在b两点的重力势能一样大
二．填空题
11．（2019?云南）第24届冬奥会将于2022年在北京﹣张家口举办，高山滑雪是冬奥会的重要竞赛项目之一，如图所示是滑雪运动员从山顶加速下滑训练的情境。在下滑过程中运动员的动能________，重力势能________（均选填“减小”、“增大”或“不变”）。
12．（2019?绵阳）2019年1月3日，嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避障，选定相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，嫦娥四号探测器的重力势能________，机械能________。（选填“增加”或“不变”或“减少”）
13．（2019?仙桃）如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的________，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
14．（2019?宿迁）会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为________能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了________能。如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。
三．实验探究题
15．（2019?长沙）如图，小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时，将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时，将水平面上静止的木块撞出一段距离s。小海的部分实验数据和现象记录如下：
实验次数
1
2
3
钢球质量m/g
20
40
60
钢球下落高度h/cm
20
20
20
木块滑行距离s
近
较远
远
（1）上述3次实验中，第________次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大；
（2）上述实验数据表明：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越________，这个结论可用于解释汽车________（选填“超速”或“超载”）带来的危害。
16．（2018?曲靖）某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2＝m3，实验的情景如图所示。
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是________（选填“转换法“或“类比法”）。
（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的________有关。
（3）小铁球m3落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为________能。
（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据如下表，分析数据，写出h与t2的关系式为________。
实验次数
1
2
3
4
5
6
h/米
2.45
4.9
7.35
9.8
12.25
14.7
t2/秒2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
17．（2018?广元）小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。
他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：
（1）弹簧弹性势能的大小是通过 物体M被弹出的距离 ________来衡量的。
（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用________（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验，并先后改变________之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录。
（3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了转换法和________两种物理思想方法。
四．计算题
18．（2017?安徽）已知物体的重力势能表达式为EP＝mgh，动能表达式为EK＝mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。求：
（1）物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1；
（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W；
（3）物体落地前瞬间的动能EK2。
1．（2019?双流区模拟）下列物体中不具有弹性势能的是（ ）
A．被压紧的弹簧 B．被撑杆跳运动员压弯的撑杆
C．从拉弯的弓中射出的箭 D．形变的蹦床
2．（2017?银川模拟）小明同学在“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验时，用弹簧测力计匀速拉动木块，如图甲所示，图乙是他两次拉动同一木块得到的速度随时间变化的图象。下列说法正确的是（ ）
A．木块第一次受到的摩擦力较大
B．两次木块具有的动能一样多
C．前后两次，木块受到的拉力相等
D．木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
3．（2018?乐清市模拟）篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示，从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小
4．（2019?西山区二模）今年4月20日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射了第44颗北斗导航卫星。如图所示。这颗北斗导航卫星在随火箭加速升空过程中（ ）
A．重力势能增大，动能不变 B．重力势能增大，动能增大
C．重力势能不变，机械能增大 D．重力势能增大，机械能不变
5．（2019?新洲区模拟）如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，下列分析图片后得到的结论正确的是（ ）
A．小球从接触地面到离开地面时，弹性势能先变小后变大
B．小球跳动到C点和D点时的速度相同
C．小球在跳动过程中会发热
D．小球的弹起的高度逐渐减小，是因为重力势能不断转化为动能的结果
6．（2019?道里区模拟）跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，这样做的目的是（ ）
A．增大了跳远运动员的惯性 B．减小了跳远运动员的惯性
C．增大了跳远运动员的动能 D．减小了跳远运动员的动能
7．（2019?长春模拟）冰雹，俗称雹子，夏季或春夏之交最为常见。它是一些小如黄豆，大似栗子的冰粒，威力巨大，因为高空的冰雹具有较大的（ ）
A．弹性势能 B．重力势能 C．动能 D．惯性
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．（2019?长丰县三模）下列四个实列中，机械能在不断增大的是（ ）
A．水平匀速飞行的飞艇 B．加速起飞的飞机
C．减速下降的热气球 D．在发射台等待发射的火箭
10．（2019?红桥区三模）如图的四种运动中，动能转化为势能的是（ ）
A．运动员被蹦床弹起后向上运动的过程 B．小球从C点向点B运动
C．滚摆由最高点向下运动 D．卫星从远地点向近地点运动
11．（2018?长沙一模）下列实例中，机械能守恒的是（ ）
A．电梯匀速上升 B．小孩从斜面匀速下滑
C．降落伞在空中减速下降 D．离弦的箭在空中飞行（不计空气阻力）
12．（2019?桥西区模拟）2018年12月25日，我国用长征三号丙运载火箭成功将通信技术试验卫星三号送入地球同步运行轨道火箭在加速升空的过程中，卫星的动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；卫星进入地球同步运行轨道正常运行时，其相对于地球是________的（选填“静止”或“运动”），其运动状态是________的。（选填“保持不变”或“不断改变”）
13．（2019?金水区模拟）在学习了机械能的转化和守恒之后，教师让学生考察日常生活中有关的能量转化现象，并从中发现问题。小华说：前几天我买了一个氢气球，不小心氢气球飞上了天，在氢气球上升的过程中，机械能增加了，这份增加的机械能是由什么能量转化而来的呢？接着，老师做了以下实验，引导学生分析思考：液体和气体很多时候具有相似的性质，我们不妨先看看木块在水中上浮的情况实验发现，把木块浸没在水中，当撤去对木块的压力时，由于________，木块上浮。木块升高了，机械能增加了，而这时，会有一部分水下去填补木块原来占据的位置，水面有所下降，所以水的重力势能________（选填“增加”或“减少”）了；假设气球在空气中上升和木块在水中上浮原理是相同的，你能解释小明小军提出的问题了吗？请试着分析一下：________。
14．（2019?禹州市三模）如图所示，有一竖直放置的光滑轨道ABC，一小球从A点由静止开始沿轨道滑下，不计空气阻力，当小球运动到C端时，可能沿c三个轨迹中________的轨迹飞离轨道，理由是________________
15．（2019?淮南模拟）物体做平抛运动时，可以视作在水平方向上以抛出的速度v做匀速直线运动，同时在竖直方向上重力对物体做功，使物体在竖直方向上速度增大，动能增大。若一个质量为200g的小球从O点以一定的速度沿水平方向抛出，其运动轨迹如图，已知OA＝4m，OB＝5m，不计空气阻力的影响，则当小球运动到C点时，它的动能增加________J。
16．（2019?瓮安县二模）如图所示的装置是探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验，步骤如下
（1）将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平而上移动一段距离后静止，如图甲所示
（2）将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示；
（3）将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示。
根据上述三次实验，回答下列问题：
①实验中小球动能的大小是通过观察比较________反映出来的，这里用到了物理学研究问题的方法，________法。（选填“直接测量”、“放大”或“转换”）
②分析乙、丙两图，让小球从同一高度从静止释放，是为了控制________相同，得到的实验结论是________。
17．（2019?广西二模）在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。为此，某实验小组选用材料不同的两根弹簧A和B（长度10cm和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一，设计了如图17所示的实验装置和记录数据的表格进行探究。
实验次数
使用的弹
被压缩后弹簧的长度/cm
木块移动的距离S
1
弹簧A
5
2
弹簧A
8
3
弹簧B
5
4
弹簧B
8
（1）表格中木块移动的距离越大，表示弹性势能越________。
（2）请将下列探究实验步骤补充完整。
①将弹簧小球、木块按如图安装好；
②压缩弹簧，使其长度为5cm。放手后，小球被弹出，刻度尺测量推动木块移动了一段距离并记录；
③将木块放回原来的位置，压缩弹簧，使其长度为________cm，放手后，小球被弹出，刻度尺测量推动木块移动的距离并记录；
④换弹簧B，重复________的实验步骤，并记录数据；
⑤分析数据，得出结论。
（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的________能。
（4）验证猜想一或猜想二的过程中，采用的实验方法叫做________。
（5）为了探究猜想二，可选用实验次数2和________的数据进行比较分析，若木块移动的距离________（选填“相同”或“不同”），说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
18．（2019?青岛模拟）探究重力势能与高度的关系
（1）实验方案有如下两种：
方案
甲
乙
步骤
将质量相等的铝球、钢球、铁球从不同高度自由释放，观察球在沙坑里下陷的深度。
将同一个小钢球从不同的高度分别自由释放，观察小球在沙坑下陷的深度。
探讨
通过下陷的深度判断重力势能的大小所采用的研究方法为________。
小球下陷的越深，小球的重力势力能越________。
（2）比较以上两种方案，应选择上述方案中的________（填“甲”或“乙”）原因是________。
19．（2019?安徽一模）物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半，即E动＝mv2，物体的重力势能等于物体的质量与高度的乘积，即E势＝mgh．现将一定质量的小球在水平桌面上以竖直向上的速度v0＝20m/s掷出，不计空气阻力，求：
（1）小球能达到的最大高度；
（2）当小球的动能与其重力势能相等时，小球的速度。
4.10 机械能
一．选择题
1．（2017?扬州）扬州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．重力势能 C．体积 D．阻力
答：B
解：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。选B。
2．（2019?怀化）如图所示，小球从A点摆动到C点的过程中（不计空气阻力）下列说法正确的是（ ）
A．从A到B的过程中，动能增大，重力势能减小
B．从A到B的过程中，动能减小，重力势能增大
C．从B到C的过程中，动能增大，重力势能增大
D．从B到C的过程中，动能减小，重力势能减小
答：A
解：从A到B的过程中，小球的质量不变、速度增大，动能增大；小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，故A正确、B错；从B到C的过程中，小球的质量不变、速度减小，动能减小；小球的质量不变、高度增大，重力势能增大，故CD错。选A。
3．（2019?玉林）如图所示，“长征”火箭在加速升空过程中，（ ）
A．惯性变大 B．机械能保持不变
C．动能增加，重力势能减小 D．动能增加，重力势能增加
答：D
解：火箭在加速升空时，火箭质量不变、速度增大，动能增大；火箭的质量不变、高度增加，重力势能增加；因为火箭的动能和重力势能都增加，机械能增加；火箭的质量不变，惯性不变，故ABC错、D正确。选D。
4．（2019?聊城）如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（ ）
A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能
D．该实验结论可以解释为什么对机动车限速
答：D
解：A同一铜球质量一定，从斜面的不同高度由静止释放，滑到水平面上时的速度不同，所以这是为了探究物体动能与速度关系的，故AB错误；实验的研究对象是铜球，所以物体的动能是铜球的动能，实验中通过铜球把木块推出的距离长度来反应铜球的动能的大小，运用了转换的方法，故C错误；实验可得出结论是：质量一定时，速度越大，动能越大；因为质量一定时，速度越大，动能越大，当质量相同时，车辆速度越大动能越大，使刹车困难，容易引发交通事故，所以交通部门要对机动车辆进行限速，故D正确。选D。
5．（2017?常德）行驶在高速公路上的小汽车，司机突然发现刹车失灵，为了避险，将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道，最终停下。下列说法正确的是（ ）
A．上坡过程中，小汽车的机械能保持不变 B．小汽车停下后，不再具有惯性
C．上坡过程中，小汽车处于平衡状态D．上坡过程中，小汽车动能减小，重力势能增加
答：D
解：为了避险，将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道，上坡过程中，机械能转化为内能，机械能减小，故A错误；物体在任何时候都有惯性，小汽车停下后，惯性不可能消失，故B错误；上坡过程中，小汽车速度逐渐减小，运动状态发生变化，小汽车处于非平衡状态，故C错误；上坡过程中，质量不变、速度减小，所以动能减小；高度增加，所以重力势能增大，故D正确。
6．（2019?荆州）如图，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，弹簧左端固定。小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中（空气阻力忽略不计），下列说法正确的是（ ）
A．在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能
B．小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒
C．小木块P在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增加
D．小木块P运动到最高点时处于平衡状态
答：C
解：在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的形变程度变小，弹性势能变小。木块的速度变大，动能变大，同时因为水平面AB粗糙，木块需要克服摩擦力做功，内能变大，故弹簧的弹性势能一部分转化为小木块P的动能，一部分转化为木块的内能。故A错误；小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小。故B错误；小木块P在斜面上向上运动时，高度增加，重力势能变大，因为斜面BC光滑，且空气阻力忽略不计，所以机械能守恒，故动能减小，故C正确；因为斜面BC光滑，故木块不受摩擦力作用，若空气阻力忽略不计，小木块P运动到最高点时受到垂直于斜面向上的支持力和竖直向下的重力作用，这两个力不在一条直线上，不属于平衡力，所以木块处于非平衡状态，故D错误。选C。
7．（2019?长沙）下列有关机械能及其转化的说法正确的是（ ）
A．弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能
B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能
C．蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能
D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大
答：B
解：弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误；拦河大坝使上游的水位升高，水量增大，提高了水的重力势能，故B正确；蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误；人造卫星从近地点飞向远地点时，速度减小，相对高度增加，则动能减小，势能增大，故D错误。选B。
8．（2017?株洲）一高尔夫球以二百公里的时速水平撞击钢板，图为球撞击过程中的三个状态，其中甲是刚要撞击的时刻，乙是球的形变最大的时刻，丙是刚撞击完的时刻，已知撞击时间非常短，若忽略球的机械能损失，则（ ）
A．球在甲、丙两个时刻的动能相等
B．球在甲时刻的动能较丙时刻的大
C．球在甲时刻的动能较丙时刻的小
D．条件不足，无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小
答：B
解：由题意可知，忽略球的机械能损失，高尔夫球的机械能守恒；甲是刚要撞击的时刻，此时的甲具有动能，不具有弹性势能；丙是刚撞击完的时刻，此时高尔夫球发生了形变，高尔夫球的动能转化弹性势能，动能减小，弹性势能增加，故球在甲、丙两个时刻的动能不相等，球在甲时刻的动能较丙时刻的大，故B正确，ACD错误。选B。
9．（2018?天门）如图所示，将铁锁从鼻尖处静止释放，结果铁锁摆回时并没有碰到鼻尖，下列关于此过程的说法正确的是（ ）
A．铁锁从左边最高处摆到最低处的过程中动能减小
B．铁锁从最低处摆到右边最高处的过程中势能增加
C．铁锁从释放到摆回的过程中内能转化为机械能
D．铁锁从释放到摆回的过程中机械能守恒
答：B
解：铁锁从左边最高处摆到最低处的过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能减小；速度增大，所以动能增大。故A错误；铁锁从最低处摆到右边最高处的过程中，质量不变，高度增加，所以重力势能增加。故B正确；铁锁从释放到摆回的过程中，克服与空气的摩擦做功，机械能逐渐转化为内能。故C错误；铁锁从释放到摆回的过程中，机械能转化为内能，所以机械能不断减少。故D错误。选B。
10．（2019?桂林）如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过b两个点，不计空气阻力，比较物块在b两点的能量，下列说法正确的是（ ）
A．物块在a点动能大 B．物块在b点动能大
C．物块在b点重力势能大 D．物块在b两点的重力势能一样大
答：B
解：物块在光滑斜面上由静止开始下滑（不计空气阻力），在下滑过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能变大；由于a点的位置要高于b点的位置，所以a处的重力势能大于b处的重力势能；物块在下滑过程中动能变大，所以物块在b点动能大，故B正确，ACD错误。选B。
二．填空题
11．（2019?云南）第24届冬奥会将于2022年在北京﹣张家口举办，高山滑雪是冬奥会的重要竞赛项目之一，如图所示是滑雪运动员从山顶加速下滑训练的情境。在下滑过程中运动员的动能________，重力势能________（均选填“减小”、“增大”或“不变”）。
答：增大；减小。
解：滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，运动员的质量不变，速度变大，故动能增大，同时高度变小，故重力势能减小。
12．（2019?绵阳）2019年1月3日，嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避障，选定相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，嫦娥四号探测器的重力势能________，机械能________。（选填“增加”或“不变”或“减少”）
答：减少；减少。
解：嫦娥四号从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减少；该过程中其速度减小，动能减少；探测器没有发生弹性形变，不具有弹性势能，则机械能等于重力势能与动能的总和，所以其机械能减少。
13．（2019?仙桃）如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的________，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
答：势能；增大。
解：金属罐不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，金属罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；下面一段滚动主要是重力势能和金属罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加；金属罐在斜面上滚到最低处时，橡皮筋形变到最大程度，具有较大弹性势能。
在橡皮筋恢复的过程中，金属罐会由斜面底部自动滚上去。从最低处滚上时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，下面一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小，金属罐的动能和重力势能增加；向上面一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和金属罐的动能减小，重力势能增加。
14．（2019?宿迁）会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为________能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了________能。如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。
答：动；机械（重力势）。
解：由题意可知，当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，可以获得更大的速度，将更多的重力势能转化为动能；
而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，此时高度增加，重力势能增大，从而增加了机械（重力势）能。
三．实验探究题
15．（2019?长沙）如图，小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时，将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时，将水平面上静止的木块撞出一段距离s。小海的部分实验数据和现象记录如下：
实验次数
1
2
3
钢球质量m/g
20
40
60
钢球下落高度h/cm
20
20
20
木块滑行距离s
近
较远
远
（1）上述3次实验中，第________次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大；
（2）上述实验数据表明：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越________，这个结论可用于解释汽车________（选填“超速”或“超载”）带来的危害。
答：（1）3；（2）大；超载。
解：（1）因为不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的。三个小球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时速度相同，三个小球的质量越大，推动木块运动越远，对木块做功越大，说明小球的动能越大，所以第三次实验中小球动能最大。（2）上面数据得出：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越大。汽车超速是因为速度大造成动能大，汽车超载是因为质量大造成的动能大。
16．（2018?曲靖）某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2＝m3，实验的情景如图所示。
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是________（选填“转换法“或“类比法”）。
（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的________有关。
（3）小铁球m3落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为________能。
（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据如下表，分析数据，写出h与t2的关系式为________。
实验次数
1
2
3
4
5
6
h/米
2.45
4.9
7.35
9.8
12.25
14.7
t2/秒2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
答：（1）转换法；（2）质量；（3）内；（4）h＝4.9t2。
解：（1）由题意知，实验中通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的，运用了转换法；（2）由题知m1＜m2，即图甲和图乙中物体的质量不同，但从同一高度落下，且乙图中小球进入细砂中的深度更深，因此可知重力势能与物体的质量有关；（3）当小球陷入沙中，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能；（4）根据表中实验数据可知，小球下落高度与所需时间之间的关系为：h＝4.9t2。
17．（2018?广元）小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。
他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：
（1）弹簧弹性势能的大小是通过 物体M被弹出的距离 ________来衡量的。
（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用________（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验，并先后改变________之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录。
（3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了转换法和________两种物理思想方法。
答：（1）物体M被弹出的距离；（2）相同；AP；（3）控制变量法。
解：（1）实验中弹性势能的大小是通过物体M被弹出的距离来间接的反映，这用到了转换法；（2）探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同（即相同的弹簧），改变弹簧长度变化量，即AP间的距离；弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，所以必须测出OQ间的距离；为了使结论具有普遍性，应改变弹簧长度变化量，即AP间的距离，多测几组数据；（3）通过以上分析可以看出，本实验通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现弹性势能的大小，用到了转换法；同时，探究与多个量的关系时，还用到了控制变量法。
四．计算题
18．（2017?安徽）已知物体的重力势能表达式为EP＝mgh，动能表达式为EK＝mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。求：
（1）物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1；
（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W；
（3）物体落地前瞬间的动能EK2。
答：（1）物体被抛出时的重力势能EP为6J，动能EK1为0.8J；（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W为6J；（3）物体落地前瞬间的动能EK2为6.8J。
解：（1）由题知，物体质量和被抛出时的高度和速度，
物体的重力势能：Ep＝mgh＝0.4kg×10N/kg×1.5m＝6J；
动能EK1＝mv2＝×0.4kg×（2m/s）2═0.8J；
（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功：
Gh＝mgh＝0.4kg×10N/kg×1.5m＝6J；
（3）物体下落时高度减小，速度增大，所以重力势能转化为动能，落地时高度为0，重力势能全部转化为动能，所以物体落地前瞬间的动能：EK2＝EK1+Ep＝0.8J+6J＝6.8J。
1．（2019?双流区模拟）下列物体中不具有弹性势能的是（ ）
A．被压紧的弹簧 B．被撑杆跳运动员压弯的撑杆
C．从拉弯的弓中射出的箭 D．形变的蹦床
答：C
解：被压紧的弹簧发生了弹性形变，所以具有弹性势能，故A不合题意；被撑杆跳运动员压弯的撑杆发生了弹性形变，所以具有弹性势能，故B不合题意；从拉弯的弓中射出的箭，没有发生弹性形变，没有弹性势能，但箭是运动的，所以具有动能，故C合题意；形变的蹦床发生了弹性形变，所以具有弹性势能，故D不合题意。选C。
2．（2017?银川模拟）小明同学在“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验时，用弹簧测力计匀速拉动木块，如图甲所示，图乙是他两次拉动同一木块得到的速度随时间变化的图象。下列说法正确的是（ ）
A．木块第一次受到的摩擦力较大
B．两次木块具有的动能一样多
C．前后两次，木块受到的拉力相等
D．木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
答：C
解：因木块对支持面的压力和接触面的粗糙程度不变，故滑动摩擦力大小不变，故A错误；从图象上可以看出，木块两次都是作匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和摩擦力相等，因摩擦力不变，故拉力相等，故C正确；从图中可以看出第二次木块运动的速度较大，而木块的质量不变，所以第二次木块具有的动能多，故B错误；木块对木板的压力作用在木板上，木板对木块的支持力作用在木块上（为作用力和反作用力），不符合二力平衡的条件，不是一对平衡力，故D错误；选C。
3．（2018?乐清市模拟）篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示，从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小
答：D
解：从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力不变，高度先增大后减小，则其重力势能先增大后减小，故D正确。选D。
4．（2019?西山区二模）今年4月20日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射了第44颗北斗导航卫星。如图所示。这颗北斗导航卫星在随火箭加速升空过程中（ ）
A．重力势能增大，动能不变 B．重力势能增大，动能增大
C．重力势能不变，机械能增大 D．重力势能增大，机械能不变
答：B
解：火箭加速升空过程中，卫星也加速上升，卫星的质量不变，速度变大，则动能变大，同时高度增加，重力势能变大；机械能等于动能与势能的总和，所以卫星的机械能变大；故ACD错误，B正确。选B。
【点评】本题解题的关键是掌握好动能和重力势能的影响因素，属于一道基础题。
5．（2019?新洲区模拟）如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，下列分析图片后得到的结论正确的是（ ）
A．小球从接触地面到离开地面时，弹性势能先变小后变大
B．小球跳动到C点和D点时的速度相同
C．小球在跳动过程中会发热
D．小球的弹起的高度逐渐减小，是因为重力势能不断转化为动能的结果
答：C
解：小球刚接触地面到最低点时，小球的形变变大，弹性势能变大，小球从最低点到离开地面时，小球的弹性形变减小，弹性势能先变大后变小，故A错误；BC小球在运动的过程中，由于克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，小球的温度升高，内能变大；由于机械能减小，所以小球弹起的高度会变小；由于CD两点的重力势能相同，D的机械能小于C的机械能，故小球跳动到C点和D点时的动能是不同的，即速度不同，故BD错误，C正确。选C。
6．（2019?道里区模拟）跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，这样做的目的是（ ）
A．增大了跳远运动员的惯性 B．减小了跳远运动员的惯性
C．增大了跳远运动员的动能 D．减小了跳远运动员的动能
答：C
解：（1）跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，改变的只是速度，而没有改变运动员的质量，所以运动员的惯性没变。故AB错误；（2）跳远运动员在比赛中先助跑一段距离后才起跳，此过程中速度变大，跳远运动员的动能增大，可以增大跳远的距离，故C正确，D错误。选C。
7．（2019?长春模拟）冰雹，俗称雹子，夏季或春夏之交最为常见。它是一些小如黄豆，大似栗子的冰粒，威力巨大，因为高空的冰雹具有较大的（ ）
A．弹性势能 B．重力势能 C．动能 D．惯性
答：B
解：高空的冰雹具有一定的高度和质量，故具有较大的重力势能。选B。
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
答：C
解：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；选C。
9．（2019?长丰县三模）下列四个实列中，机械能在不断增大的是（ ）
A．水平匀速飞行的飞艇 B．加速起飞的飞机
C．减速下降的热气球 D．在发射台等待发射的火箭
答：B
解：匀速水平飞行的飞艇，速度不变，所以动能不变；高度不变，所以重力势能不变，故机械能不变，故A错误；加速起飞的飞机，速度变大导致动能增大，高度升高导致重力势能增加，故机械能增大，故B正确；减速下降的热气球，速度减小导致动能减小，高度降低导致重力势能减小，故机械能减小，故C错误；等待发射的火箭，速度为零，故动能为零，所处的位置不变，故重力势能不变，则机械能保持不变，故D错误。选B。
10．（2019?红桥区三模）如图的四种运动中，动能转化为势能的是（ ）
A．运动员被蹦床弹起后向上运动的过程 B．小球从C点向点B运动
C．滚摆由最高点向下运动 D．卫星从远地点向近地点运动
答：A
解：运动员被蹦床弹起后向上运动的过程，运动员的质量不变，高度增大，速度减小，动能转化为重力势能，故A符合题意；小球从C向B运动过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故B不符合题意；滚摆由最高点向下运动过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意；卫星从远地点向近地点运动过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故D不符合题意。选A。
11．（2018?长沙一模）下列实例中，机械能守恒的是（ ）
A．电梯匀速上升 B．小孩从斜面匀速下滑
C．降落伞在空中减速下降 D．离弦的箭在空中飞行（不计空气阻力）
答：D
解：匀速上升动能不变，上升说明势能增加，故机械能不守恒，故A错误；小孩从斜面匀速下滑动能不变，下滑说明势能减小，故机械能不守恒，故B错误；降落伞在空中减速下降，动能减小，下降势能减小，故机械能减小，故C错误；离弦的箭在空中飞行（不计空气阻力），不计空气阻力作用，箭只受重力作用满足机械守恒条件，故D正确；选D。
12．（2019?桥西区模拟）2018年12月25日，我国用长征三号丙运载火箭成功将通信技术试验卫星三号送入地球同步运行轨道火箭在加速升空的过程中，卫星的动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；卫星进入地球同步运行轨道正常运行时，其相对于地球是________的（选填“静止”或“运动”），其运动状态是________的。（选填“保持不变”或“不断改变”）
答：增大；静止；不断改变。
解：火箭在加速升空的过程中，卫星的质量不变，速度变大，故卫星的动能增大；卫星进入地球同步运行轨道正常运行时，卫星与地球之间没有位置变化，所以卫星是静止的；卫星进入地球同步运行轨道正常运行时，其运动方向不断发生变化，所以其运动状态不断改变。
13．（2019?金水区模拟）在学习了机械能的转化和守恒之后，教师让学生考察日常生活中有关的能量转化现象，并从中发现问题。小华说：前几天我买了一个氢气球，不小心氢气球飞上了天，在氢气球上升的过程中，机械能增加了，这份增加的机械能是由什么能量转化而来的呢？接着，老师做了以下实验，引导学生分析思考：液体和气体很多时候具有相似的性质，我们不妨先看看木块在水中上浮的情况实验发现，把木块浸没在水中，当撤去对木块的压力时，由于________，木块上浮。木块升高了，机械能增加了，而这时，会有一部分水下去填补木块原来占据的位置，水面有所下降，所以水的重力势能________（选填“增加”或“减少”）了；假设气球在空气中上升和木块在水中上浮原理是相同的，你能解释小明小军提出的问题了吗？请试着分析一下：________。
答：所受浮力大于自身的重力；减少；氢气球增加的机械能来自于下降空气的机械能。
解：浸没在水中 的木块，当撒去对木块的压力时，由于所受浮力大于自身的重力，所以木块上浮。木块升高了，机械能增加了，而这时，会有一部分水下去填补木块原来占据的位置，水面有所下降，所以水的重力势能减小。与木块在水中上升的情况相似，氢气球在空中上升，其机械能增加，氢气球上升后，周围有一部分空气过来填充氢气球原来占据的空间，所以有一部分空气下降，空气的机械能减小。
14．（2019?禹州市三模）如图所示，有一竖直放置的光滑轨道ABC，一小球从A点由静止开始沿轨道滑下，不计空气阻力，当小球运动到C端时，可能沿c三个轨迹中________的轨迹飞离轨道，理由是________________
答：b；小球从A点沿轨道由静止滑下，不计空气阻力，整个过程中机械能守恒，b图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等。
解：小球从A点沿轨道由静止滑下，不计空气阻力，整个过程中机械能守恒，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，由图可知，a的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以a图线的机械能大于A点的机械能，故a不可能；b图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故b可能；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不可能。
15．（2019?淮南模拟）物体做平抛运动时，可以视作在水平方向上以抛出的速度v做匀速直线运动，同时在竖直方向上重力对物体做功，使物体在竖直方向上速度增大，动能增大。若一个质量为200g的小球从O点以一定的速度沿水平方向抛出，其运动轨迹如图，已知OA＝4m，OB＝5m，不计空气阻力的影响，则当小球运动到C点时，它的动能增加________J。
答：9.8。
解：物体做平抛运动时，可以视作在水平方向上以抛出的速度v做匀速直线运动，则其动能不变；同时在竖直方向上重力对物体做功，使物体在竖直方向上速度增大，动能增大；不计空气阻力的影响，则当小球运动到C点时，下降的高度h＝OB＝5m，其增大的动能：△E＝W＝Gh＝mgh＝0.2kg×9.8N/kg×5m＝9.8J。
16．（2019?瓮安县二模）如图所示的装置是探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验，步骤如下
（1）将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平而上移动一段距离后静止，如图甲所示
（2）将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示；
（3）将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示。
根据上述三次实验，回答下列问题：
①实验中小球动能的大小是通过观察比较________反映出来的，这里用到了物理学研究问题的方法，________法。（选填“直接测量”、“放大”或“转换”）
②分析乙、丙两图，让小球从同一高度从静止释放，是为了控制________相同，得到的实验结论是________。
答：①木块移动的距离；转换；②小球运动到斜面底部时速度；物体的速度一定时，质量越大，动能越大。
解：①实验中，通过小球推动木块运动距离的大小来反映小球动能的大小；这里用到了物理学研究问题的一种转换方法；②由乙、丙两图可知，两球的滚下的高度相同，质量不同，让小球从同一高度从静止释放，使小球到达斜面底端的速度相同；分析乙、丙两图，得到的实验结论是物体速度相同时，质量越大，动能越大。
17．（2019?广西二模）在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。为此，某实验小组选用材料不同的两根弹簧A和B（长度10cm和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一，设计了如图17所示的实验装置和记录数据的表格进行探究。
实验次数
使用的弹
被压缩后弹簧的长度/cm
木块移动的距离S
1
弹簧A
5
2
弹簧A
8
3
弹簧B
5
4
弹簧B
8
（1）表格中木块移动的距离越大，表示弹性势能越________。
（2）请将下列探究实验步骤补充完整。
①将弹簧小球、木块按如图安装好；
②压缩弹簧，使其长度为5cm。放手后，小球被弹出，刻度尺测量推动木块移动了一段距离并记录；
③将木块放回原来的位置，压缩弹簧，使其长度为________cm，放手后，小球被弹出，刻度尺测量推动木块移动的距离并记录；
④换弹簧B，重复________的实验步骤，并记录数据；
⑤分析数据，得出结论。
（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的________能。
（4）验证猜想一或猜想二的过程中，采用的实验方法叫做________。
（5）为了探究猜想二，可选用实验次数2和________的数据进行比较分析，若木块移动的距离________（选填“相同”或“不同”），说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
答：（1）大；（2）③、8；④、①②③；（3）动；（4）控制变量法；（5）4；不同。
解：（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法；木块移动的距离越大，表示弹性势能越大；（2）③探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关时，应选择相同的弹簧，改变压缩的程度，比较小球被弹出，推动木块移动的距离得出结论；所以应该将木块放回原来的位置，压缩弹簧，使其长度为8cm，放手后，小球被弹出，刻度尺测量推动木块移动的距离并记录；④换弹簧B，重复①②③的实验步骤，并记录数据；（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的动能；（4）验证猜想一或猜想二的过程中主要采用的实验方法是控制变量法；（5）为了探究猜想二，必须控制压缩程度相同，改变弹簧的材料，可选用实验次数②和④的数据，若S2≠S4，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
18．（2019?青岛模拟）探究重力势能与高度的关系
（1）实验方案有如下两种：
方案
甲
乙
步骤
将质量相等的铝球、钢球、铁球从不同高度自由释放，观察球在沙坑里下陷的深度。
将同一个小钢球从不同的高度分别自由释放，观察小球在沙坑下陷的深度。
探讨
通过下陷的深度判断重力势能的大小所采用的研究方法为________。
小球下陷的越深，小球的重力势力能越________。
（2）比较以上两种方案，应选择上述方案中的________（填“甲”或“乙”）原因是________。
答：（1）转换法；大；（2）乙；使用的是同一小球，小球与沙子的接触面积相同，方便比较小球下陷的深度。
解：（1）甲方案：将质量相等的铝球、钢球、铁球从不同高度自由释放，观察球在沙坑里下陷的深度，通过下陷的深度判断重力势能的大小所采用的研究方法为转换法；乙方案：将同一个小钢球从不同的高度分别自由释放，观察小球在沙坑下陷的深度，小球下陷的越深，小球的重力势力能越大；（2）要探究重力势能的大小与高度的关系，则应改变高度，控制小球的质量相同，甲方案中，虽然铝球、钢球、铁球质量相同，但是体积不同，落入沙坑中时，小球与沙子的接触面积不同，会影响小球下陷的深度，乙方案中，使用的是同一小球，小球与沙子的接触面积相同，方便比较小球下陷的深度，所以乙方案好。
19．（2019?安徽一模）物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半，即E动＝mv2，物体的重力势能等于物体的质量与高度的乘积，即E势＝mgh．现将一定质量的小球在水平桌面上以竖直向上的速度v0＝20m/s掷出，不计空气阻力，求：
（1）小球能达到的最大高度；
（2）当小球的动能与其重力势能相等时，小球的速度。
答：（1）小球能达到的最大高度为20m；（2）当小球的动能与其重力势能相等时，小球的速度为14m/s。
解：（1）设小球在水平桌面上时重力势能为0，不计空气阻力，小球上升时，小球的动能全转化为重力势能，则达到最大高度H时：mgH＝mv02，
解得：H＝＝20m；
（2）当小球的动能与其重力势能相等时，mgh＝mv2＝×mv02，
解得此时小球的速度：v2＝v02，
解得：v＝v0≈0.7×20m/s＝14m/s。
课件29张PPT。4.10 机械能 中考一轮复习3+2 全国版1．能：物体能够对外 ，我们就说这个物体具有能量。简称 ；能量的单位与功的单位 ，也是 。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的 越大。
一、能能相同做功焦耳能量2．动能：物体由于 而具有的能叫做动能。一切 的物体都具有动能。
3．影响动能因素：动能的大小与物体的 和运动的 有关。质量 的物体，运动的速度越大，它的 越大；运动 相同的物体，质量越大，它的 也越大。 二、动能速度相同动能运动运动质量速度动能4．重力势能：在地球表面附近，物体由于受到 并处在一定 时所具有的能叫做重力势能。物体的 越大， 越高，它具有的重力势能越大。
5．弹性势能：物体由于发生 而具有的能叫做 。物体的
越大具有的弹性势能越大。
6．势能： 和 ，是常见的两种势能。三、势能高度弹性形变重力势能高度质量重力作用弹性势能弹性形变弹性势能7．机械能： 、 势能和 势能统称为机械能。一个物体可以既有动能，又有 ，如飞行中的飞机因为它在运动具有 能，又因为它处于高空具有重力
，把这两种能量加在一起，得到它的总 能。
8．动能和势能的转化及机械能守恒：动能和势能在一定条件下可以相互 ，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。如考虑阻力的影响，机械能的总量 。
四、机械能及其转化减小动动能守恒势能转化重力机械弹性不变势能9．动能和势能的转化实例：一个物体从高处下落， 能转化为 能；弯弓射箭时，弓的 能转化成箭的 能；蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有一定的 能，与蹦床接触后，床面发生弹性，运动员的 能转化为蹦床的
能。滚摆下降时，它的 能转化为 能；滚摆上升时，它的 能转化为
能。在最高点， 能最大， 能为零；在最低点， 能最大，
能为零。
四、机械能及其转化重力势动重力势重力动弹性势弹性势重力势能动动动动重力势动动考点一：动能例1（2019?长春）2019年6月5日，我国航天完成首次海上发射，用长征十一号运载火箭将七颗卫星送入太空。火箭加速升空过程中，这七颗卫星的动能（ ）
A．变小 B．不变 C．变大 D．无法判断【解析】火箭加速升空过程中，这七颗卫星的质量不变，速度增大，其动能增大。C变式跟进1 （2019?东营）某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，________能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于________会继续向前运动造成伤害。【解析】（1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。（2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须要系好安全带。动惯性变式跟进2 （2019?临沂）如图所示，在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．实验所用斜面和水平面都必须是光滑的
B．木块向前滑行的过程中机械能保持不变
C．小球质量越大，到达斜面底端的速度越大
D．木块被撞击后滑行的越远，说明小球的动能越大【解析】根据转换法，将木块推得越远，说明小球撞击木块前的动能很大。D考点二：势能例2（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。 【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；球陷入沙中的深度A考点二：势能例2（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】（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。质量动能变式跟进3（2018?大连）在抗震救灾中，要空投救灾物资。物资在加速下落的过程中（ ）
A．动能不变，重力势能变小 B．动能不变，重力势能不变
C．动能变大，重力势能变小 D．动能变小，重力势能变小
【解析】物资在加速下落过程中，质量不变，速度增大，所以动能变大；同时高度减小，所以重力势能变小。C 变式跟进（2019?天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想： 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所在高度有关 为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。 按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。（1）实验中通过比较____________________来判断物体重力势能的大小； （2）为了验证猜想一，需选择表中________（填实验序号）三组数据进行分析；桌腿进入沙子的深度【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。①④⑤（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：
______________________________________________。【解析】（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。考点三：机械能及其转化例3（2019?南通）如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
D．从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能【解析】从A点向上运动过程中，可分两个阶段，在小球到达O点前，小球所受合力方向向上，速度不断增大，离开O点后，其所受合力方向向下，速度不断变小，故其速度先增大后减小。
C变式跟进5（2019?深圳）如图，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是（ ） A．从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能
B．经过b点时，小球动能最大
C．从b到c的过程中，小球动能增大
D．从a到c的过程中，小球机械能守恒
【解析】小球从a运动到b动能增大；从b运动到c动能减小，则在b点处小球动能最大。B 变式跟进6 （2019?绍兴）某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，在工作台AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台BC，最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接，AB与BC材料相同，且长度均为1米，空气阻力忽略不计。 （1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在AB上减小的机械能________（选填“大于”、“等于”或“小于”）在BC上减小的机械能。小于【解析】（1）货物在地面上运动时和地面之间存在摩擦力，机械能转化为内能，若货物对AB的压力小于对BC的压力，AB与BC材料相同，接触面粗糙程度相同，货物和AB的摩擦力小于和BC的摩擦力，且长度均为1米，货物在BC面上克服摩擦力做功多，机械能转化为的内能多，机械能减少量就多，所以，则货物在AB上减小的机械能小于在BC上减小的机械能。（2）若机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为________米。【解析】（2）机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，所以货物之间的距离最小为：d=vt=0.8m/s×3s=2.4m。2.41. （2017?海南）下列物体具有动能的是（ ）
A．静止不动的课桌 B．挂在树上的椰子
C．拉长了的橡皮筋 D．正在行驶的汽车
D物体由于运动而具有的能量叫动能；正在行驶的汽车具有动能。2. （2018?内江）如图所示，货架上放着ABCD四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球，那么A和B两球相比较，________球的重力势能大；B和C两球相比较，做功本领更大的是________球。（ρ铅＞ρ铁）
A由于四个实心球的体积相同，A和B为铅球，C和D为铁球，ρ铅＞ρ铁，由m=ρV可知，A、B两球的质量大于C、D两球的质量。A与B相比，质量相同，但A的高度更高，所以A球的重力势能大；B与C相比，高度相同，B的质量更大，所以B球的重力势能大，故B球的做功本领更大。B3. （2019?常州）北京世园会上，车身离地30cm高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车整体的（ ）
A．动能不变，重力势能不变
B．动能不变，重力势能变大
C．动能变大，重力势能不变
D．动能变大，重力势能变大
D电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的总质量变大，速度和高度不变，则动能和重力势能均变大。4. （2019?绥化）如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。
（1）小球滚下斜面的过程中，它的________能转化为动能，其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。 （1）小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程；其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的；重力势（2）分析比较________两次实验，可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。 （3）甲实验中若木块的重力为1N，水平移动的距离是30cm，则重力对木块做功________J。 （4）如果水平面光滑，则________（选填“能”或“不能”）完成本实验。 （2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体的质量相同，而下滑的高度不同，甲图中下滑的高度大，运动到水平时速度大，推动木块滑行的距离大，故物体质量相同时，速度越大，动能越大；（3）木块水平移动，在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，重力对木块做功0J；（4）如果水平面是光滑的，没有阻力作用，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通过被撞击的距离来比较动能大小。甲、乙0不能5. （2018?广元）小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。 他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程： （1）弹簧弹性势能的大小是通过____________________来衡量的。 物体M被弹出的距离（1）实验中弹性势能的大小是通过物体M被弹出的距离来间接的反映，这用到了转换法；（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用________（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验，并先后改变________之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录。 （3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了转换法和_____________两种物理思想方法。
相同AP控制变量法（2）探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同（即相同的弹簧），改变弹簧长度变化量，即AP间的距离；弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，所以必须测出OQ间的距离；为了使结论具有普遍性，应改变弹簧长度变化量，即AP间的距离，多测几组数据；（3）通过以上分析可以看出，本实验通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现弹性势能的大小，用到了转换法；同时，探究与多个量的关系时，还用到了控制变量法。6. （2019?宜昌）如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ ）
A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0
D．过山车在运行过程中机械能守恒 过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能。B感谢欣赏
