專題09功和機械能

--------------------巨容概覽=

01題型突破................................................

題型突破一：怎樣解判斷力是否對物體做功問題.............................................1

題型突破二：怎樣解功的計算問題..........................................................3

題型突破三：怎樣解功率的計算問題.......................................................5

題型突破四：怎樣解判斷動能與勢能的大小和變化問題.......................................7

題型突破五：怎樣解機械能的轉(zhuǎn)化及守恒問題..............................................8

題型突破六：怎樣解影響動能大小因素的探究.............................................11

題型突破七：怎樣解影響重力勢能大小因素的探究問題......................................13

02素養(yǎng)提升...............................................16

03中考練場...............................................29

題型突破

△

題型突破一：怎樣解判斷力是否對物體做功問題

緊扣做功的兩個必要因素進行判斷：（1）必須有力作用在物體上；（2）物體在這個力的方向上移動了距

離。同時要注意以下三種不做功的情況：

有距離無力有力無距離，，力”，，距”垂直

物體在某個方向不受力，但由于物體受力但保持靜止狀物體受到的力與運動方向始終垂直，物

慣性而運動一段距離態(tài)體在力的方向上沒有移動距離

【特別提示】如果物體沿著力的相反方向移動了一段距離，我們通常說，物體克服這個力做了功。例如:豎

直向上拋出一個物體，物體受到了豎直向下的重力G的作用，當物體豎直向上運動時，在豎直方向移動了

距離h,我們就說該物體克服重力做了功，做的功為亞=6限

【典例1】（2023?江蘇鎮(zhèn)江?中考真題）小華參加校外勞動時，經(jīng)歷了如下過程：①她用力搬一筐玉

米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推動；③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；

④接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫。則（）

A.①中小華對這筐玉米做了功B.②中小華對這筐玉米做了功

C.③中他們對這筐玉米做了功D.④中他們對手推車沒有做功

【答案】C

【詳解】做功的兩個必要因素：有力且物體在這個力的方向上移動了一段距離。

A.①中她用力搬一筐玉米，未能搬起，有力但是物體沒有移動距離，未做功，故A不符合題意；

B.②中她又用力推筐，仍未推動，有力但是物體沒有移動距離，未做功，故B不符合題意；

C.③中在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上，有力，且這筐玉米在托舉力的方向上移

動了距離，他們對這筐玉米做了功，故C符合題意；

D.④中接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫，手推車在推力的作用下移動了距離，他們對

手推車做了功，故D不符合題意。

故選C。

【變式1-1】（2023?山東威海?二模）如圖所示，小球在A點由靜止釋放后向右側(cè)擺動，2點是小球擺

動的最低點，C點是小球擺到右側(cè)的最高點，且A、C兩點到8點的豎直距離以＞%,下列說法不正確的是

A.2點時，小球受力不平衡

B.A到8的過程中，重力對小球做功，拉力沒有做功

C.小球的動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化

D.在A到C的過程中，有部分機械能轉(zhuǎn)化為化學能

【答案】D

【詳解】A.小球在8點時還要繼續(xù)向右運動，處于非平衡狀態(tài)，受非平衡力作用，故A正確，不符合題

忌；

B.A到8的過程中，小球在重力的方向上移動了距離，重力做功；沒有在拉力方向上移動距離，拉力沒

有做功，故B正確，不符合題意；

C.從A到8的過程中，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，從B到C的過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，小球的

動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，故C正確，不符合題意；

D.在A到C的過程中，由于克服空氣阻力做功，有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯誤，符合題意。

故選D。

【變式1-2】（2023?安徽合肥?二模）如圖所示，用重力不計的繩子（繩子不可形變）系著重為G的小

球A,讓小球A在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，不計空氣阻力，下列說法中正確的是（）

A.繩子對小球的拉力對小球不做功B.小球的機械能不守恒

C.小球所受的重力與繩子對小球的拉力是一對平衡力D.小球受到的合力為零

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)圖示可知，小球在拉力方向上沒有移動距離，由W=Fs可得，小球所受的拉力沒有做

功，故A正確；

B.小球A在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，球的速度和質(zhì)量不變，動能不變，高度不變，重力勢能不

變，則機械能不變，即機械能守恒，故B錯誤。

C.由于小球受到的重力和拉力不在一條直線上，因此二力一定不是平衡力，故C錯誤；

D.因為處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的物體受平衡力作用，而小球做勻速圓周運動，因此物體受非

平衡力的作用，合力不為零，故D錯誤。

故選Ao

題型突破二：怎樣解功的計算問題

功的計算問題必須先弄清是求哪個力做功，只要找出這個力的大小以及物體在這個力的方向上移動的距離,

運用公式W=Fs即可求解，注意公式中“F”和“S”的同體性、同時性和同向性.

【典例2】（2023?廣東廣州?中考真題）物體A重5N,如圖1,A在水平拉力乃作用下，在水平面從

M勻速直線運動到N用時3s；如圖2,在A上放置一個鉤碼，A在水平拉力尸2作用下，在另一水平面從

尸勻速直線運動到。用時2s。

V1

F2=0.6N

$i=0.3m52=0.4m

圖1圖2

（1）在MN,P。段，A的速度分別為v/、V2,A所受摩擦力分別為力、力，則川V2,力

力；（均選填

（2）A從M運動到N,B做的功為J、功率為W,A所受重力做的功為Jo

【答案】<>0.30.10

s,0.3m八.,

【詳解】⑴[1]在段，A的速度為Vi=：=w]=01m/s

跖0.4m八一,

在P。段，A的速度為匕=[=/1=0-2m/s

則匕<%。

[2]A在水平拉力為作用下做勻速直線運動，由二力平衡可知/=4=1N

A在水平拉力仍作用下做勻速直線運動，由二力平衡可知力=鳥=0.6N

則X"。

（2）[3㈤做的功為叱=串1=1NX0.3m=0.3J

[4]B的功率為q=耳匕=lNx0.1m/s=0.1W

[5]A只在水平方向運動發(fā)生距離，豎直方向沒有發(fā)生距離，所以A所受重力做的功為0J。

【變式2-1]（2024?安徽蕪湖?一模）如圖所示，一滑輪下端懸吊一個重50N的物體，在拉力F的作

用下使物體在2s內(nèi)上升了2m,若不計滑輪、繩的重力和摩擦，拉力廠所做的功卬=Jo

【答案】100

【詳解】若不計滑輪、繩的重力和摩擦，則沒有額外功，拉力尸所做的功為W=A=G〃=50Nx2m=100J

【變式2-2]（2024?江西南昌.一模）如圖所示，A、B是兩個完全相同的物體，小明同學分別將A、B兩物

體同時拉到斜面頂端，且A的機械效率小于B的機械效率。則小明對A物體做的有用功對B物體

做的有用功，對A物體做功的功率對B物體做功的功率。（均選填或“<”）

AB

【答案】=>

【詳解】[1]A、B是兩個完全相同的物體，A、B上升的高度/z相同，由%=G/z

可知，小明對A物體做的有用功等于對B物體做的有用功。

[2]A的機械效率小于B的機械效率，由〃=暮'100%

可知，小明對A物體做的總功大于對B物體做的總功，又因為做功時間相同，由尸=：

可知，對A物體做功的功率大于對B物體做功的功率。

題型突破三：怎樣解功率的計算問題

(1)計算功率時，首先要明確是計算哪個力做功的功率，然后根據(jù)公式，P=二進行計算。

t

(2)根據(jù)功率的計算公式P=一及功的計算公式W=Fs可得P=Fv,解題時應靈活應用公式進行變換。

t

【典例3](2023?四川巴中?中考真題)已知木箱重為1000N,在水平拉力尸的作用下向右以0.5m/s的

速度做勻速直線運動，地面對木箱的摩擦力為重力的0.3倍。經(jīng)過5s,地面對木箱的支持力做功

J,拉力尸做功的功率為W?

木箱-------->F

///////////////////////

【答案】0150

【詳解】口]做功的兩個必要因素是：力的作用和力的方向上移動了距離。由題意可知，地面對木箱的支持

力方向垂直向上，木箱沒有在垂直于地面的方向上移動距離，所以地面對木箱的支持力不做功。

⑵木箱重為100N,地面對木箱的摩擦力為重力的0.3倍，則地面對木箱的摩擦力

y=O.3G=O.3xl000N=300N

木箱做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，受到的拉力尸大小和摩擦力大小相等，即歹=/=300N

由功率的變形式P=bv可知，拉力廠做功的功率P=fv=3OONxO.5m/s=15OW

【變式3-1】（2024?江蘇徐州?一模）如圖甲所示，放在粗糙程度不變的水平地面上的物體，用方向不變

的水平力尸向右推物體，推力產(chǎn)的大小隨時間的變化關系圖像如圖乙所示，物體的運動速度隨時間的變化

關系圖像如圖丙所示。0~2s內(nèi)推力做功為J；2~4s內(nèi)物體受到的推力（選填“等于”“大于”或“小

于“）摩擦力；第5s時，推力的功率為_W。

【答案】0大于8

【詳解】［1］由圖丙可知，0~2s內(nèi)物體運動的速度為0,處于靜止狀態(tài)，由卬=?$得，推力做功為0J。

⑵由圖丙可知，2~4s內(nèi)物體做加速運動，受到的推力大于摩擦力。

［3］由圖丙可知，4~6s內(nèi)物體做勻速運動，由圖乙可知，物體受到的推力為2N,第5s時，由圖丙可知，速

WF、

度為4m/s,推力的功率為尸=匚=—=Pv=2Nx4m/s=8W

tt

【變式3-2】（2024?安徽?一模）如圖所示，質(zhì)量為8kg的物塊A通過輕質(zhì)的細繩與質(zhì)量為1kg的物塊

B相連，物塊B通過定滑輪和細繩對物塊A施加水平向右的拉力，使得物塊A沿水平桌面做勻速直線運

動。若水平桌面足夠長，桌子足夠高。（g取10N/kg,不計繩重和繩與滑輪的摩擦且不計空氣阻力）求：

（1）物塊A在向右做勻速直線運動的過程中所受的滑動摩擦力大小；

（2）現(xiàn)對物塊A施加一個水平向左的拉力F,使物塊A拉著物塊B在10s內(nèi)水平向左勻速移動了1.2m,

則拉力廠做功的功率是多少？

【答案】（1）10N；（2）2.4W

【詳解】解：（1）物塊B的重力為GBM^gnlkgXlON/kgnlON

物塊A在向右做勻速直線運動的過程中，物塊B向下做勻速直線運動，受力平衡，所以繩的拉力為

^=GB=ION

物塊A在向右做勻速直線運動的過程中，水平方向上受到繩對其向右的拉力和水平向左的滑動摩擦力，是

一對平衡力，所以A受到滑動摩擦力的大小為/A=4=1°N

（2）現(xiàn)對物塊A施加一個水平向左的拉力使物塊A拉著物塊B在10s內(nèi)水平向左勻速移動了1.2m,

此時B向上做勻速直線運動，受力平衡，繩的拉力仍然與B的重力相等，物塊A受到向左的拉力，向右

的繩的拉力和向右的滑動摩擦力，因接觸面粗糙程度和壓力大小不變，所以滑動摩擦力大小不變，因此拉

力為歹=用苴+片醒A=10N+ION=20N

拉力P做的功為W=Fs=20NxL2m=24J

拉力F做功的功率是P=上w=冬24J=2.4W

t10s

答：（1）物塊A在向右做勻速直線運動的過程中所受的滑動摩擦力大小為10N；

（2）拉力歹做功的功率是2.4W。

題型突破四：怎樣解判斷動能與勢能的大小和變化問題

比較動能和勢能的大小或判斷它們的變化，關鍵是全面考慮決定它們大小的因素，不能只注意一個因素而

忽視其他的因素。動能只與物體的質(zhì)量和速度有關；重力勢能只與物體的質(zhì)量和高度有關；彈性勢能與物

體的彈性及彈性形變的大小有關。

【典例4】（2023?黑龍江牡丹江?中考真題）探究物體的動能跟哪些因素有關的實驗裝置如圖所示。關

于該實驗說法正確的是（）

A.水平面越光滑越好B.實驗研究的是木塊的動能大小

C.小球由斜面滾下，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D.小球質(zhì)量越大，動能越大

【答案】C

【詳解】A.如果表面足夠光滑，木塊被撞擊后將做勻速直線運動，無法根據(jù)木塊移動的距離判斷小球動

能的大小，故A錯誤；

B.實驗通過木塊移動的距離來反映小球的動能大小，探究的是小球的動能，故B錯誤；

C.小球從斜面滾下，重力勢能越來越小，速度越來越快，動能越來越大，是將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故

C正確；

D.影響動能大小的因素有質(zhì)量和速度，速度一定時，小球的質(zhì)量越大，動能越大。選項中沒有說明小球

速度一定，不能確定動能大小，故D錯誤。

故選Co

【典例4-1】（2024?河南駐馬店?一模）如圖所示，跳遠運動員在比賽過程中要先助跑，再起跳至最高

點，最終落地。跳遠時助跑是利用運動員的,從而提高成績；當運動員跳至最高點時，他具有

的動能（選填“等于”或“不等于"）零；在空中運動過程中，若不考慮空氣阻力，運動員的機械能

總量_________（選填“增大”“減小”或“不變”）O

QQ,/'取|WJ點、、、、

*iL_______________________爰…

助跑起跳：諜變法逐:::三UM:::;:落地點

【答案】慣性不等于不變

【詳解】［1］跳遠時助跑，當離開地面時，由于慣性保持原來較大的速度，從而提高成績。

⑵當運動員跳至最高點時，質(zhì)量不變，具有向前的速度，他具有的動能不等于零。

［3］在空中運動過程中，若不考慮空氣阻力，運動員的機械能守恒，總量不變。

【典例4-2】（2024?河南?一模）掉在地上的彈性小球會跳起，但是越跳越低。如圖所示為小球在地面

彈跳的頻閃照片，小球在8處動能（選填“大于”“小于”或“等于"）C處的動能，理由是。

6。/

OOyr-O__

。：鄉(xiāng)能

。。°°%O

90°°O

ooo

【答案】大于存在空氣阻力，小球在彈跳過程中一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，8處機械能大于C

處機械能，B、C兩處重力勢能相等，所以B處動能大

【詳解】［1］⑵掉在地上的彈性小球會跳起，由于存在空氣阻力，小球在彈跳過程中一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)

能，所以越跳越低。小球在運動過程中，A位置的動能和重力勢能之和大于2位置的動能和重力勢能之

和，小球的質(zhì)量不變，B位置和C位置小球的高度相同，重力勢能相同，所以B位置動能大于C位置動

能。

題型突破五：怎樣解機械能的轉(zhuǎn)化及守恒問題

（1）正確分析動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，可按以下幾步進行：

①明確研究對象和所要研究的過程；

②物體在起始位置所具有的動能、勢能；

③在運動過程中，物體的位置、形狀、速度是否發(fā)生變化，如何變化?物體的重力勢能、彈性勢能、動

能是否變化？

④得出結(jié)論：減小的一種形式能必定轉(zhuǎn)化為另一種形式能。

（2）在只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，不考慮空氣阻力等因素，則機械能的總量保持不變，否則機械能

的總量會減少。

【典例5】（2023?四川樂山?中考真題）如圖所示，用輕質(zhì)細繩懸掛一小球在豎直平面內(nèi)擺動。在某次

擺動過程中，小球依次經(jīng)過A、B、C三點，A、C兩點高度相同，B點為最低點，不計空氣阻力，下列說

法正確的是（）

A.小球在8點動能最大B.小球從8點運動到C點，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能

C.A、C兩點速度大小不同D.小球機械能不守恒

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)題意可知，2點為最低點，則小球在2點時速度最大，所以在8點時動能最大，故A正

確；

B.小球從8點運動到C點，質(zhì)量不變，高度變大，速度變小，則重力勢能增多，動能減少，將動能轉(zhuǎn)化

為重力勢能，故B錯誤；

CD.不計空氣阻力，小球機械能守恒，則小球在A、C兩點的機械能相等，A、C兩點高度相等，重力勢

能相等，機械能等于動能和勢能之和，所以4C兩點動能相等，根據(jù)動能大小的影響因素可知，A、C兩

點速度大小相同，故CD錯誤。

故選Ao

【變式5-1］（多選）（2024?山東日照?模擬預測）某次體育課學生訓練跳遠，如圖是某學生起跳后的運

動軌跡，6為最高點，小c兩點高度相同，不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）

b

a

"http:////////////////////////////////A////////.

A.b點時速度為零B.a、c兩點的動能相等

C.。點機械能和1點機械能大小相等D.落地后運動員失去慣性

【答案】BC

【詳解】A.運動到最高點6點時，學生在水平方向上具有速度，故A錯誤；

B.由于不計空氣阻力，則跳起后運動過程中機械能守恒，則。點機械能與c點、d點機械能大小相等，

a、c兩點高度相同，則在八c兩點的重力勢能相同，所以這兩點的動能相同，故BC正確；

D.慣性只與物體的質(zhì)量有關，所以落地后的運動員仍有慣性，故D錯誤。

故選BC。

【變式5-2】（2024?湖北武漢?一模）如圖所示是某運動員參加跳臺滑雪比賽，該運動員不借助任何外

力，從起滑臺起滑，在助滑道上獲得高速度，于臺端飛出，飛行一段時間后落到斜坡上，不計空氣阻力，

關于運動員的說法正確的是（）

出發(fā)點

A.騰空下落過程中，重力對她沒有做功B.在飛行過程中運動狀態(tài)不變

C.在飛行過程中機械能守恒D.在助滑道上速度變大，機械能增加

【答案】C

【詳解】A.騰空下落過程中，她在重力的方向上通過了距離，所以重力對她做了功，故A錯誤；

B.運動員在飛行過程中，其速度大小和運動方向都發(fā)生變化，運動狀態(tài)發(fā)生了改變，故B錯誤；

C.運動員在飛行過程中，不計空氣阻力，只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化，機械能是守恒的，故C正

確；

D.運動員在助滑道上時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能變大，速度變大，由于克服摩擦力做功，機械能會

減小，故D錯誤。

故選Co

題型突破六：怎樣解影響動能大小因素的探究

(1)明確影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體運動的速度。

(2)在實驗中，讓不同的小球在同一位置由靜止釋放的目的是控制不同的小球在撞擊木塊時速度相同，即研

究動能與質(zhì)量的關系時，保持速度相同。

(3)在實驗中，讓同一個小球在不同的位置由靜止釋放的目的是控制同一小球在撞擊木塊時速度不同，即研

究動能與速度的關系時，保持質(zhì)量相同。

(4)實驗中動能的大小無法測量，我們采用了動能產(chǎn)生的效果——對外做功的多少來反映動能大小，這是一

種運用轉(zhuǎn)換法進行實驗設計的思想。

【典例6】(2023?山東淄博?中考真題)利用下圖所示實驗裝置探究“動能的大小與哪些因素有關”。實

驗時讓小車A從斜面上由靜止開始滑下在水平面上將物體B推出一段距離。

(1)實驗運用了控制變量法：讓質(zhì)量不同的小車從斜面的同一高度滑下，探究動能與質(zhì)量的關系；讓同

一個小車從斜面的高度滑下，探究動能與速度的關系。實驗中動能的大小無法測量，我們通過—

來判斷小車動能的大?。?/p>

(2)小車從斜面上滑下，它的轉(zhuǎn)化為動能，碰上物體B后，小車的部分轉(zhuǎn)移給了物體

B,這個能量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移過程機械能總量________；

(3)小車在水平面上推動物體B前進時受到4個力：①重力、②摩擦力、③物體B對小車的壓力、④水

平面對小車的支持力，其中是一對平衡力，方向相同(兩空均填序號)。拿走物體B,

如果小車滑到水平面時，它受的力全部消失，小車將；

(4)下表是一些物體的動能大小，分析表中數(shù)據(jù)，請你提出一個可以探究的物理問題：0

物體動能/J物體動能/J

步行的人約30百米跑中的運動員約3xl()3

行走的牛約160剛射出的步槍子彈約5x103

中速行駛的小汽車約2xl()5高速行駛的小汽車約6義1。5

【答案】不同B運動的距離重力勢能動能不變①④②③勻速

直線運動見解析

【詳解】(1)口]讓同一小車在不同高度下滑，可使小車獲得不同的速度，而此時小車的質(zhì)量保持不變，可

探究動能與速度的關系。

⑵通過觀察物體B移動的距離的大小，來說明小車對物體B做功的多少，從而判斷出小車具有的動能的

大小。

(2)[3]小車從斜面上滑下，質(zhì)量不變，速度變大，高度降低，它的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。

[4][5]碰上物體B后，B由靜止到運動，小車的部分動能轉(zhuǎn)移給了物體B,據(jù)能量守恒定律知，這個能量的

轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移過程機械能總量不變。

(3)[6]根據(jù)平衡力的特點，小車所受的重力與水平面對小車的支撐力大小相等，方向相反，作用在同一

物體上，所以可知①重力、④水平面對小車的支持力是一對平衡力。

⑺由圖示知，②摩擦力的方向水平向左，③物體B對小車的壓力也水平向左，方向相同。

網(wǎng)如果小車滑到水平面時，它受的力全部消失，據(jù)牛頓第一定律知，小車將做勻速直線運動。

(4)[9]由表格數(shù)據(jù)可知，不同物體運動的速度不同，它的動能也不同，因此可以提出：物體的動能與速

度的關系。

【變式6-1】(2024?陜西西安?一模)如圖1所示，同一小球從不同高度滑下，到達水平面并撞擊木

塊，小球釋放的高度越高，木塊被撞擊的越遠，說明同一物體的越大，動能越大；如圖2所示，

讓不同質(zhì)量的小車從同一高度下滑到相同水平面，停止運動時記錄下位置，根據(jù)滑行的距離可判斷

小車的動能最大，小車的質(zhì)量最大(均選填或"C”)。

圖I圖2

【答案】速度cC

【詳解】［1］同一小球從不同高度滑下，到達水平面的速度不同，小球釋放的高度越高，木塊被撞擊的越

遠，根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，說明小球的動能越大，說明同一物體的速度越大，動能越大。

［2］［3］如圖2所示，從同一高度下滑到相同水平面，小車到達水平面的速度相同，根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，根據(jù)滑

行的距離可判斷動能大小，小車C滑行的距離最遠，所以小車的動能最大，動能最大的原因是小車C的質(zhì)

量最大。

【變式6-2］（2024?山西?一模）興趣小組的同學認為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關，于是他

們進行了如下探究：

【提出問題】汽車的動能大小跟什么因素有關？

【猜想假設】由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟速度有關；

由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟質(zhì)量有關。

【進行實驗】他們做了如圖所示的三次實驗：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開始

滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞擊得越遠，說明金屬球到達水平面時的動

能就越o

7//////////////////////Z//////77777777777777777777777777777777'777/777777777777777777777777Z

甲

【分析論證】分析甲、丙兩圖的實驗現(xiàn)象，可以初步得到結(jié)論是o

【實踐應用】用甲、乙兩圖的實驗現(xiàn)象所得到的結(jié)論，可以解釋汽車（選填“超載”或“超速

"））行駛時危險性大的原因。

【答案】大質(zhì)量相同時，速度越大，物體的動能越大超載

【詳解】［1］實驗中通過物塊被撞擊后運動距離的遠近判斷小球的動能大小，物塊被撞擊得越遠，說明物塊

需要克服摩擦力做的功越多，也就是動能越大。

⑵甲丙兩圖，小球的質(zhì)量都為冽，甲圖小球初始位置較高，物塊被撞擊得遠；丙圖小球初始位置較低，物

塊被撞擊得近，所以得到結(jié)論：質(zhì)量相同時，速度越大，物體的動能越大。

［3］甲乙兩圖小球的初始位置一樣高，甲小球質(zhì)量為如物塊被撞擊得遠，乙圖質(zhì)量為0.5利，物塊被撞擊得

近，所以得出結(jié)論，動能的大小與質(zhì)量有關，所以解釋汽車超載行駛時危險性大的原因。

題型突破七：怎樣解影響重力勢能大小因素的探究問題

（1）重力勢能的大小與質(zhì)量和被舉高的高度有關，探究時運用控制變量法設計實驗：控制質(zhì)量不變，改

變重物的高度，研究重力勢能的大小與高度的關系；控制高度不變，改變重物的質(zhì)量，研究重力勢能的大

小與質(zhì)量的關系。

（2）運用轉(zhuǎn)換法判斷物體重力勢能的大?。和ㄟ^物體陷入沙中的深度來顯示重力勢能的大小，物體陷入沙中

越深，重力勢能越大。

【典例7】（2023?山東威海?中考真題）小明探究重力勢能大小與物體質(zhì)量和高度的關系，實驗裝置如

圖甲所示。

（1）將鐵球從斜面由靜止釋放后到壓縮彈簧，記錄鐵球速度減為0時彈簧的長度，整個過程涉及的能量

轉(zhuǎn)化情況為;鐵球重力勢能的大小可以用被壓縮后彈簧的長度來反映，長度越長，則說明鐵球的

重力勢能越（選填“大”或“小”）。

（2）將同一鐵球先后從同一斜面的不同高度4、%（4＜生）處由靜止釋放，彈簧被壓縮后的長度分別為

卜i2（4＞z2）,則你能得出的結(jié)論是o

（3）若要探究重力勢能大小與物體質(zhì)量的關系，請簡要寫出你的設計思路：。

（4）結(jié)合本實驗和所學知識，分析圖乙所示的水壩，發(fā)電機安裝在_______位置較為合理（選填“?！?/p>

"O'）;你認為適合建造大型水力發(fā)電站的地方應該具備哪些條件：。

【答案】重力勢能先轉(zhuǎn)化為動能，動能再轉(zhuǎn)化為彈性勢能小質(zhì)量相同，高度越高，重力

勢能越大質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度靜止釋放，比較彈簧壓縮后的長度。水資

源豐富和地勢高度差大

【詳解】（1）口］［2］整個過程涉及的能量轉(zhuǎn)化情況為：重力勢能先轉(zhuǎn)化為動能，動能再轉(zhuǎn)化為彈性勢能；鐵

球重力勢能的大小可以用被壓縮后彈簧的長度來反映，長度越長，彈簧的形變越小，彈性勢能越小，則說

明鐵球的重力勢能越小。

（2）［3］將同一鐵球先后從同一斜面的不同高度可、h2（4＜也）處由靜止釋放，彈簧被壓縮后的長度分別

為卜k（4＞，2），結(jié)合（1）的分析上可得出的結(jié)論是：質(zhì)量相同，高度越高，重力勢能越大。

（3）[4]探究重力勢能大小與物體質(zhì)量的關系，就要控制鐵球的高度相同，改變鐵球的質(zhì)量，設計思路

為：質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度靜止釋放，比較彈簧壓縮后的長度。

（4）[5][6田位置與上游的高度差較大，所以應該安裝在。位置；水資源豐富（或水量大）和地勢高度差

大，重力勢能就大，轉(zhuǎn)化為的動能就越大，適合建造大型水力發(fā)電站。

【變式7-1】（2024?重慶一模）小陸用質(zhì)量相同的三種空心金屬塊，彈簧、光滑軌道等器材研究“影響重

力勢能大小的因素”，通過觀察彈簧被壓縮的程度來比較物體的重力勢能大小。他將金屬塊分別從同一高

度々靜止釋放，實驗現(xiàn)象如圖（b）、（c）、（d）所示。再將同一金屬塊從高度也以速度匕釋放、高度均以

速度匕釋放，已知匕＜嶺，實驗現(xiàn)象如圖（e）、（f）所示。請根據(jù)實驗過程及相關條件，仔細觀察實驗現(xiàn)

象，回答下列問題。

--

]銅1

塊鐵塊鋁塊1

1

t]V2

hi*鋁塊

—1—1一

（C）1

(b)⑻(/)

①比較圖（a）、（b）、（c）、（d）的實驗過程及相關條件，可得：當物體的相同時，相同；

②小華比較圖（a）、（e）、（f）的實驗過程及相關條件，得到的初步結(jié)論是：當物體質(zhì)量相同時，物體所具

有的重力勢能的大小與高度無關。請判斷該結(jié)論是（選填“錯誤”或“正確”），理由是o

【答案】質(zhì)量和高度重力勢能錯誤實驗中沒有控制物體的初速度相同

【詳解】口]⑵比較圖（a）、（b）、（c）、（d）的實驗過程及相關條件，可得物體重力勢能的大小由物體的高度

與質(zhì)量決定，即物體高度和質(zhì)量相同時重力勢能相同；

[3][4]要探究物體所具有的重力勢能大小與高度的關系，應控制物體向下運動的初速度和質(zhì)量相同，才能得

出正確的結(jié)論，該實驗中沒有控制物體的初速度相同，故結(jié)論是錯誤的。

【變式7-2】（2023?山東濰坊?一模）同學們在探究“重力勢能的大小與哪些因素有關”的實驗時，提出

了如下猜想：

猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關；

猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關。

為了驗證上述猜想，他們利用小桌、沙子、透明的箱子、質(zhì)量不同的重物進行實驗。把小桌放在平整的沙

面上，讓重物從高處落下，撞擊桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。下圖為實驗過程中的有關情景。

（1）實驗探究的是（選填“重物”或“小桌”）的重力勢能;

（2）實驗中通過比較來判斷物體重力勢能的大小;

（3）通過比較（選填“甲乙”“乙丙”“丙丁”或“甲丁”）兩圖，可得出的實驗結(jié)論是：

（4）如圖所示的實驗，（選填“能”或“不能”）順利驗證兩個猜想。

【答案】重物桌腿陷入沙子的深度甲、乙物體的質(zhì)量相同時，所在高度越高，重力

勢能越大不能

【詳解】（1）口］（2）［2］實驗探究的是重物的重力勢能,重物下落撞在桌子上，桌腿陷入沙子中，重物的

重力勢能通過小桌陷入沙子的程度看出。

（3）［3］重力勢能與物體質(zhì)量、高度有關，研究某一變量時，要控制另一變量相同，由圖得，甲乙中控制

重物的質(zhì)量相同，改變物體下落的高度，物體下落高度越高，小桌陷入沙子中的深度較深，說明物體的質(zhì)

量相同時，所在高度越高，重力勢能越大。

（4）［4］如圖所示的實驗，通過比較甲乙實驗，質(zhì)量相同，下落高度不同，可以驗證重力勢能與高度有

關；甲乙丙丁實驗中，重物下落高度都不同，無法驗證重力勢能與高度的關系。

素養(yǎng)提升△

一、單選題

1.（2024.江西南昌?一模）圖是2023年10月26日我國成功發(fā)射神舟十七號載人飛船的情景。下列關

于神舟十七號載人飛船說法正確的是（）

A.火箭發(fā)動機應選用比熱容大的燃料

B.神舟十七號和火箭升空過程中，機械能的總量保持不變

C.穿越大氣層時，神舟十七號和火箭克服摩擦，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能

D.神舟十七號隨火箭升空時，燃料燃燒，質(zhì)量減少，慣性減小

【答案】D

【詳解】A.火箭發(fā)動機應選用熱值大的燃料，這樣才能在相同的質(zhì)量下完全燃燒放出更多的熱量，故A

錯誤；

B.機械能是動能和勢能之和，質(zhì)量越大、速度越大，物體的動能越大，質(zhì)量越大、位置越高，物體的重力

勢能越大，升空過程中，神舟十七號和火箭的高度和速度都在變大，所以動能和重力勢能都在變大，即機械

能也在增大，故B錯誤；

C.神舟十七號和火箭在穿越大氣層時，克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故C錯誤；

D.慣性與質(zhì)量有關，質(zhì)量越大，慣性越大，則神舟十七號隨火箭升空時，燃料的質(zhì)量減少，慣性減小，

故D正確。

故選D。

2.（2024?陜西西安?一模）2023年9月23日，杭州第19屆亞運會開幕。如圖，這是亞運會運動項目的

圖標，其中圖標與物理知識對應正確的是（）

A.圖1,起跑時腳蹬地利用了力的作用是相互的

B.圖2,網(wǎng)球在空中運動的過程中，受到平衡力的作用

C.圖3,運動員將弓拉彎，說明力能改變物體的運動狀態(tài)

D.圖4,運動員舉著杠鈴不動時對杠鈴做了功

【答案】A

【詳解】A.圖1,起跑時腳蹬地，腳對地施加一個向后的作用力，同時，地面對人施加一個向前的作用

力，使人前進，利用了力的作用是相互的，故A正確;

B.圖2,網(wǎng)球在空中運動的過程中，受到重力和空氣阻力，這兩個力大小不相等，不是一對平衡力，故B

錯誤；

C.圖3,運動員將弓拉彎，說明力能改變物體的形狀，故C錯誤；

D.圖4,運動員舉著杠鈴不動時，運動員對杠鈴施加了力的作用，但是杠鈴沒有在力的方向上運動一段

距離，他對杠鈴沒有做功，故D錯誤。

故選Ao

3.（2024?陜西西安?一模）小明利用如圖所示的滑輪組將重為280N的物體勻速提升了2m。已知他自身

重為500N,對繩子施加的拉力尸=200N,兩腳與地面接觸的總面積S=400cm2。則此過程中（）

A.物體的動能變大B.圖中定滑輪可以看成省力杠桿

C.小明對地面的壓強為75PaD.滑輪組的機械效率為70%

【答案】D

【詳解】

A.動能大小與質(zhì)量和速度有關，物體勻速上升過程中質(zhì)量和速度均不變，故動能不變，故A不符合題意;

B.圖中定滑輪不省力也不費力，其作用是改為力的方向，可以看成等臂杠桿，故B不符合題意；

C.小明對地面的壓力為4=G人一尸=500N-200N=300N

壓強為片q=Mo黑V=75x10%

故C不符合題意;

D.如圖所示，2段繩子承擔重物，滑輪組的機械效率為==殺、1°0%=70%

故D符合題意。

故選D。

4.（2024?安徽?一模）在探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關”的實驗中，兩次水平拉動同一個物塊

在同一水平面上做勻速直線運動，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出兩次物塊的s-f圖像，如圖所示。根據(jù)圖像下列

分析正確的是（）

A.兩次物塊運動的速度之比為1:2B.兩次物塊所受的摩擦力大小關系：h

C.兩次物塊所受的摩擦力大小關系：力寸D.在0~8s內(nèi)兩次拉力對物塊做的功：叱〈叱

【答案】C

【詳解】A.由圖像得，兩次物塊都做勻速直線運動，運動相同路程，所用時間之比為1:2,由曠=士得，

t

速度之比為2:1,故A錯誤；

BC.兩次物塊對水平面的壓力相同，接觸面粗糙程度不變，所受的摩擦力大小不變，則所受的摩擦力大小

關系為工=力

故B錯誤，C正確；

D.由二力平衡條件得，兩次運動中，物塊受到的拉力相同，均等于摩擦力大小。在0~8s內(nèi)，第一次物塊

運動的距離較長，由W=R得，兩次拉力對物塊做的功叱＞也

故D錯誤。

故選C。

5.（2024?陜西西安?二模）2023年12月1日，我校組織水火箭大賽。如圖1為物理老師自制的水火箭

結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2為使用打氣筒向水火箭內(nèi)不斷打氣示意圖，當水面上方壓強增大到一定程度時，會使水

向下噴出，從而使水火箭升空。結(jié)合材料，你認為以下說法錯誤的是（）

A.利用打氣筒向水火箭內(nèi)打氣，水火箭中空氣的內(nèi)能增大

B.打氣筒將空氣壓入水火箭內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化過程與汽油機的壓縮沖程相同

C.水向下噴出會使水火箭升空是由于力的作用是相互的

D.水火箭加速升空階段機械能一定在增大

【答案】D

【詳解】A.利用打氣筒向水火箭內(nèi)打氣的過程中，壓縮筒內(nèi)空氣做功，水火箭中空氣的內(nèi)能在增大，故

A正確，不符合題意；

B.向打氣筒內(nèi)打氣的過程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，汽油機的壓縮沖程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；能量轉(zhuǎn)化方式

是相同的，故B正確，不符合題意；

C.水火箭向下噴水，給水一個向下的力，由于物體間力的作用是相互的，水給水火箭一個向上的力，使

水火箭升空，故C正確，不符合題意；

D.水火箭加速升空階段，向下不斷噴水，質(zhì)量變小，高度和速度都變大，則動能和勢能的變化無法判

斷，所以機械能的變化也無法判斷，故D錯誤，符合題意。

故選D。

6.（2024?河南駐馬店?一模）如圖所示，在水平桌面上，一個質(zhì)量，"=0.5kg的物體P,通過一個定滑

輪和一個動滑輪與三個總質(zhì)量M=0.6kg的鉤碼相連，動滑輪重2N,繩子的質(zhì)量以及繩與滑輪間的摩擦均

可忽略不計，并且物體P以0.2m/s的速度向右做勻速直線運動（g取10N/kg）。下列說法正確的是

()

A.物體P受到水平向左的摩擦力大小為3N

B.繩子拉力對物體P做功的功率為Q8W

C.2s內(nèi)鉤碼重力所做的功為1J

D.若使物體P水平向左勻速運動，需施加向左的拉力6N

【答案】B

【詳解】A.物體P向右勻速直線運動時，受到繩子的拉力和向左的摩擦力的作用，這兩個力是一對平衡

力。鉤碼的重力G、=Mg=0.6kgxION/kg=6N

動滑輪的重力G?=2N,所以鉤碼及動滑輪的總重G&=G1+G2=6N+2N=8N

圖示滑輪組承重繩子為2根，不計繩重及摩擦力時，繩子的拉力E=總=gx8N=4N

所以P受到的摩擦力為/=P=4N

方向水平向左，故A錯誤；

wFs

B.此時拉力做功的功率P=—=—=FV=4Nx0.2m/s=0.8W

tt

故B正確；

C.2s內(nèi)拉力移動的距離s=vt=0.2m/sx2s=0.4m

鉤碼下降的高度h^-s=-x0.4m=0.2m

22

2s內(nèi)克服鉤碼重力所做的功W=Gh=6NxO.2m=L2J

故C錯誤；

D.P向左勻速直線運動時，壓力不變，接觸面的粗粒程度不變，所受的摩擦力大小不變，方向水平向

右，此時P受到水平向左的拉力和水平向右的繩子的拉力及摩擦力的作用。水平向左的拉力

4=E+/=4N+4N=8N

故D錯誤。

故選B。

7.（2024?安徽?一模）如圖所示，彈簧左端固定在豎直墻壁上，原長在A位置，用一個輕質(zhì)小球把彈

簧向左壓縮到8,松開手后，小球向右運動把水平桌面C處泡沫推到。處靜止，下列關于能量或能量轉(zhuǎn)化

分析不正確的是（）

ZIIV

/II）■\

BACD

A.彈簧從B恢復到A時刻彈性勢能最大

B.小球從B到A是彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能

C.小球在A處的動能大于轉(zhuǎn)化給泡沫的動能

D.若不考慮摩擦等阻力，小球和泡沫都能做勻速直線運動

【答案】A

【詳解】A.彈簧原長在A位置，彈簧從2恢復到A時，彈簧的伸長長度為0,此時彈性勢能為0,故A

錯誤，符合題意；

B.小球在8位置形變量最大，到A時，彈性勢能為0,從2到A是彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，故

B正確，不符合題意；

C.當小球與A處的C處泡沫接觸時，要克服與桌面的摩擦力做功，消耗一部分動能，故小球在A處的動

能大于轉(zhuǎn)化給泡沫的動能，故C正確，不符合題意；

D.若不考慮摩擦等阻力，小球和泡沫在水平方向上不受力的作用，由牛頓第一定律，小球和泡沫都能做

勻速直線運動，故D正確，不符合題意。

故選Ao

8.（2024?安徽合肥?一模）如圖所示是皮球從高處下落到水平地面不斷彈起前進的過程中，每隔相等時

間曝光一次所得到的照片，皮球在1、2位置的高度一樣。下面說法正確的是（）

A.皮球運動時，機械能保持不變B.皮球在3位置時動能為0

C.皮球在1位置的動能比2位置大

D.皮球在3位置時，如果所有力都消失，將水平向左勻速直線運動

【答案】D

【詳解】

AC.如圖所示，皮球運動時，由于和地面撞擊及空氣摩擦，后面跳起的高度變小，表明存在機械能的損失，

即機械能在變小，2位置的機械能要大于1位置的機械能，而高度相同，即重力勢能相同，質(zhì)量不變，1位

置的動能小于2位置。故AC錯誤；

BD.皮球在3位置時向上的速度為0,但向左的速度不為0,故動能不為0,如果在3位置，所有力都消失，

由于慣性，將水平向左勻速直線運動，故B錯誤，D正確。

故選D。

二、多選題

9.（多選）（23-24九年級下?河南?開學考試）如圖所示，分別用相同的滑輪把重力相同的兩物體在相

同時間內(nèi)勻速提升相同的高度（G動＜G物），不計繩重和摩擦。所用拉力與、心，拉力做功抽、色，拉

力做功的功率玲、P小兩個滑輪的機械效率〃甲、〃乙，以下判斷正確的是（）

甲乙

A.辱B.%=%C.D.外＞%

【答案】CD

【詳解】A.由定滑輪的使用特點可知，不計繩重和摩擦時，有外=G,由動滑輪的使用特點可知，不計

繩重和摩擦時，有七=g宇

又因為G動＜G物，則g=G+；動＜G

則拉力盤〉心，故A錯誤；

B.由于乙需要克服動滑輪重力做功，所以使用動滑輪做的總功較多，即需＜%,故B錯誤；

C.由于叫〈%，又因為廂=壇，由尸=?可知，/＜生,故C正確；

D.因為兩物體重力相同，提升相同的高度，所以甲、乙的