第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒第2節(jié)機(jī)械能第1課時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能【題型導(dǎo)航】TOC\o"13"\h\z\u【重難題型講解】 1題型1動(dòng)能 1題型2勢(shì)能 3【能力培優(yōu)練】 6【鏈接中考】 10【重難題型講解】題型1動(dòng)能1.定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。例如：飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等，都具有動(dòng)能。2.影響動(dòng)能大小的因素：物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大。運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。3.實(shí)驗(yàn)探究：物體動(dòng)能大小的影響因素（1）物體的動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將不同質(zhì)量的鋼球從同一高度滾下，觀察到質(zhì)量越大的鋼球，推動(dòng)木塊的距離越遠(yuǎn)。（圖甲、乙）②現(xiàn)象解釋：鋼球從同一高度滾下，保證了到達(dá)水平面時(shí)的速度相同，鋼球?qū)⒛緣K推動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，說明鋼球?qū)δ緣K做的功越多。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度相同時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量越大動(dòng)能越大（2）物體的動(dòng)能與速度的關(guān)系①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將同一個(gè)鋼球從斜面上不同的高度滾下，小球原來的高度越大，鋼球?qū)⒛緣K推動(dòng)的距離越遠(yuǎn)。（圖乙、丙）②現(xiàn)象解釋：所處高度越高，滾下的鋼球在到達(dá)水平面時(shí)的速度越大，鋼球?qū)⒛緣K推動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，說明鋼球?qū)δ緣K做的功越多。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)物體的質(zhì)量相同時(shí)，物體的速度越大動(dòng)能越大探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，注意控制變量法的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能大小是通過觀察木塊被鋼球撞擊后滑行的距離來衡量的，利用了轉(zhuǎn)換法；研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，讓鋼球從同一高度自由滾下，鋼球撞擊時(shí)的速度不變，這是利用了控制變量法?！咎骄繗w納】①判斷物體是否具有動(dòng)能的依據(jù)是看物體“是否運(yùn)動(dòng)”。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。無論是固體\液體還是氣體，無論是質(zhì)量很大還是質(zhì)量微小的物體，無論是堅(jiān)硬還是松軟的物體，只要是運(yùn)動(dòng)著的，它就具有動(dòng)能。②在判斷分析物體動(dòng)能的大小或動(dòng)能的變化時(shí)，應(yīng)該注意：物體的動(dòng)能由物體的質(zhì)量和其速度共同決定，要同時(shí)考慮物體的質(zhì)量和物體的速度兩個(gè)因素，不能只考慮其中的一個(gè)因素?！镜淅?1】關(guān)于動(dòng)能的概念，下列說法中正確的是（）A.速度大的物體具有的動(dòng)能一定大B.質(zhì)量大的物體具有的動(dòng)能一定大C.運(yùn)動(dòng)物體只具有動(dòng)能D.一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能【典例12】[2024浙江溫州期末]小科為了驗(yàn)證物體動(dòng)能大小與物體質(zhì)量有關(guān)，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)用長(zhǎng)木板搭成的斜面、三個(gè)質(zhì)量不同的實(shí)心鐵球、一塊擋板、三塊足夠厚的橡皮泥?(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將質(zhì)量不同的鐵球從同一斜面的同一高度處由靜止釋放，通過比較_________來判斷鐵球動(dòng)能的大小。(2)小寧認(rèn)為小科用三個(gè)實(shí)心鐵球不合理，應(yīng)調(diào)整用_________相同、質(zhì)量不相同的三個(gè)鐵球做上述實(shí)驗(yàn)。(3)改正后，預(yù)測(cè)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_______________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)突破：動(dòng)能大小跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)?在探究動(dòng)能大小跟質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要控制速度大小不變；在探究動(dòng)能大小跟速度的關(guān)系時(shí)，要控制質(zhì)量不變?實(shí)驗(yàn)中一定要注意控制變量法的運(yùn)用，并據(jù)此得出結(jié)論。跟蹤訓(xùn)練11環(huán)衛(wèi)部門每天都要在縣城的主要街道上灑水，在水平路面上勻速行駛的灑水車正在灑水作業(yè)時(shí)，該灑水車的慣性大小_________，動(dòng)能_________（選填“增大”“減小”或“不變”）跟蹤訓(xùn)練12[2024浙江杭州質(zhì)檢]為了探究動(dòng)能大小的影響因素，利用斜面、鋼球、木塊等器材在同一水平面上開展了如圖所示的探究活動(dòng)?(1)如甲、乙兩圖所示，讓相同質(zhì)量的鋼球從同一斜面的不同高度由靜止?jié)L下，目的是使鋼球運(yùn)動(dòng)到水平面時(shí)的速度______；(2)根據(jù)甲、丙兩圖的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可得出結(jié)論：______________________________________________；(3)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，斜面下方的水平面?yīng)__________(填“光滑”或“粗糙”)。題型2勢(shì)能1.重力勢(shì)能：物體由于被舉高而具有的能。2.影響重力勢(shì)能的因素是物體的質(zhì)量和高度。質(zhì)量相同時(shí)，高度大的物體重力勢(shì)能大；高度相同時(shí)，質(zhì)量大的物體重力勢(shì)能大。3.重力勢(shì)能的決定因素（1）猜想①物體的重力勢(shì)能可能跟所處的高度有關(guān)，高度越大，勢(shì)能越大。②物體的重力勢(shì)能可能跟物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，勢(shì)能越大，（2）方案設(shè)計(jì)檢驗(yàn)猜想①：讓同一個(gè)金屬小球從不同的高度落到沙坑中，比較被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小。檢驗(yàn)猜想②：讓不同質(zhì)量的金屬小球從相同的高度落到沙坑中，比較被金屬小球所撞出的沙坑的大小和深度。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：物體所處的高度越高，質(zhì)量越大，撞出的沙坑深度越深。結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，位置越高，它具有的重力勢(shì)能越大①物體所處的高度具有相對(duì)性，所以物體重力勢(shì)能的大小也具有相對(duì)性，如放在桌面上的鐵塊相對(duì)于地面來說具有一定的高度，所以鐵塊具有一定的重力勢(shì)能；若相對(duì)于桌面來說其高度為0，則鐵塊的重力勢(shì)能就為0。在不特別指出的情況下，一般以地面為參考平面。因此，重力勢(shì)能為0時(shí)，不能說該物體不具有重力勢(shì)能。②物體可同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能?！痉椒记伞恐亓?shì)能與質(zhì)量和高度有關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)中用到控制變量法：保持物體的質(zhì)量一定，讓同一小球從不同高度下落，觀察小球撞出的沙坑深度；保持高度不變，讓不同質(zhì)量的小球從同一高度落下，觀察小球撞出的沙坑深度。通過撞出的沙坑深度來比較重力勢(shì)能的大小，運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。4.彈性勢(shì)能（1）定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。判斷一個(gè)物體是否具有彈性勢(shì)能關(guān)鍵是看此物體是否發(fā)生了彈性形變，若物體發(fā)生了彈性形變，則物體具有彈性勢(shì)能。如拉長(zhǎng)的彈簧、壓扁的皮球、機(jī)械手表等物體都具有彈性勢(shì)能。（2）影響彈性勢(shì)能大小的因素：彈性勢(shì)能的大小與物體形變的大小有關(guān)。物體的彈性形變?cè)酱?，它具有的彈性?shì)能就越大?！镜淅?1】[2025浙江麗水期末]漢語文化博大精深，令人嘆為觀止?下列詞語中，具有彈性勢(shì)能的是（）A.弓開如滿月B.箭去似流星C.云來云又往D.蜻蜓立竿頭【典例22】某空中加油機(jī)可以在水平勻速直線飛行的過程中給戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行空中加油，在加油過程中，空中加油機(jī)的動(dòng)能和重力勢(shì)能變化情況為（）A.動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不變B.動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加C.動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加D.動(dòng)能減少，重力勢(shì)能減少易錯(cuò)警示：分析物體動(dòng)能和重力勢(shì)能大小變化時(shí)，不僅要關(guān)注速度和高度的變化，也要注意物體質(zhì)量的變化?【典例23】[2025浙江寧波期末]某同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢(shì)能可能與質(zhì)量、下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)?于是設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)鉛球，其中A、C、D三球的質(zhì)量為m，B球的質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙坑表面高H處靜止下落，C球從距沙坑表面高2H處靜止下落，D球從距沙坑表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì))?實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B兩球陷入沙坑的深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙坑的深度均為h3，且h1<h2<h3。(1)本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過____________________來反映的；(2)比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙坑的深度更大，由此可得出結(jié)論：____________________________________________________________________；(3)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但陷入沙坑的深度相同，由此關(guān)”)?？傻贸鼋Y(jié)論：物體的重力勢(shì)能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑__________(填“有關(guān)”或“無關(guān))跟蹤訓(xùn)練21[2025湖北武漢期中]如圖是打網(wǎng)球時(shí)，揮拍擊球的某一瞬間，網(wǎng)球和網(wǎng)球拍都是最大形變時(shí)刻?關(guān)于此時(shí)刻的下列說法不正確的是（）A.球拍的彈性勢(shì)能最大B.球的彈性勢(shì)能最大C.球受到的重力和彈力是一對(duì)平衡力D.不管擊球方向如何，網(wǎng)球拍對(duì)球的力和球?qū)W(wǎng)球拍的力大小相等跟蹤訓(xùn)練22[2024浙江溫州調(diào)研]踢毽子起源于漢代，《新鐫古今事物原始全書》中記有“今時(shí)小兒以鉛錫為錢，裝以雞羽，呼為毽子，三四成群走踢……”在如圖所示的游戲中，毽子被踢出后，在上升過程中，其重力勢(shì)能__________(填“增大”“不變”或“減小”)?【能力培優(yōu)練】1.[2025溫州實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中]在自由式滑雪比賽中，運(yùn)動(dòng)員的重心軌跡如圖所示，圖中各點(diǎn)中運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能最大的是（）A.aB.bC.cD.d點(diǎn)2.[2024臺(tái)州椒江二中期中]如圖所示為木質(zhì)彈簧門，用力將其推開后總能自動(dòng)關(guān)閉?這是由于門被推開時(shí)彈簧積蓄了（）A.動(dòng)能B.重力勢(shì)能C.彈性勢(shì)能D.熱能3.[2025杭州十四中期中]霧炮車?yán)酶邏貉b置向天空噴水，使灰塵快速沉降，凈化空氣?在高溫天氣時(shí)，還可以起到降溫的作用?如圖所示是霧炮車在馬路上工作的情景?霧炮車在水平路面上勻速行駛并向天空噴水時(shí)，霧炮車的（）A.動(dòng)能減小B.動(dòng)能不變C.勢(shì)能不變D.機(jī)械能不變4.[2025浙江杭州期末]小金同學(xué)在水平地面上鋪一張白紙，將一個(gè)皮球表面涂黑，使其先后從h1、h2高度處由靜止下落，分別在紙上留下黑色圓斑A、B，如圖所示?下列關(guān)于h1、h2大小判斷正確的是（）A.h1大于h2B.h1等于h2C.h1小于h2D.無法判斷5.[2024杭州華東師大附中月考]2023年杭州亞運(yùn)會(huì)羽毛球項(xiàng)目的比賽于9月28日拉開帷幕，如圖為羽毛球運(yùn)動(dòng)常見的基本球路，曲線表示羽毛球的運(yùn)動(dòng)軌跡，箭頭表示運(yùn)動(dòng)的方向?請(qǐng)判斷，在殺球、挑球、高遠(yuǎn)球和放小球的四種基本球路運(yùn)動(dòng)過程中，羽毛球相對(duì)于地面的重力勢(shì)能一直減少的是（）A.殺球B.挑球C.高遠(yuǎn)球D.放小球6.[2025溫州二中期中]行駛在高速公路上的汽車，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)剎車失靈，為了避險(xiǎn)，將車開上鋪有碎石且沿山坡向上的避險(xiǎn)車道，最終停下?若不考慮汽車因油耗引起的質(zhì)量減小，則下列關(guān)于汽車上坡過程的說法，正確的是（）A.動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小B.機(jī)械能不變，重力勢(shì)能增加C.機(jī)械能不變，重力勢(shì)能不變D.動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加7.[2024臺(tái)州玉環(huán)新城學(xué)校期中]如圖甲，小球先后以相同的速度按①②③④四個(gè)方向拋出。若某次小球在空中飛行到接近地面的過程中(不計(jì)空氣阻力),其動(dòng)能Ek隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，則此次小球拋出的方向?yàn)椋ǎ〢.①B.②C.③D.④8.[2025浙江溫州期末]如圖，甲、乙是完全相同的小球，處于同一水平面上?將甲小球以速度v豎直上拋，將乙小球以與水平面成一定角度、大小也是v的速度斜向右上拋出，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)小球的動(dòng)能分別為E1、E2，重力勢(shì)能分別為E3、E4?若上述運(yùn)動(dòng)過程中均不計(jì)空氣阻力和一切摩擦，比較達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)小球具有的動(dòng)能E1、E2和重力勢(shì)能E3、E4，正確的是（）A.E1=E2,E3=E4B.E1=E2,E3>E4C.E1<E2,E3=E4D.E1<E2,E3>E49.[2025杭州文瀾中學(xué)月考]下列物體：A.山頂上的石塊；B.天空中飛翔的小鳥；C.在操場(chǎng)上滾動(dòng)的鉛球；D.被拉開的弓；E.擲出有動(dòng)能又有勢(shì)能的是________。B、E去的標(biāo)槍?只有動(dòng)能的是______；只有勢(shì)能的是________；10.[2024衢州實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中]如圖是某同學(xué)玩彈弓的情景?經(jīng)驗(yàn)表明，橡皮筋拉得越長(zhǎng)，同樣的“子彈”射得越遠(yuǎn)，這說明橡皮筋的彈性勢(shì)能與________________有關(guān)；若橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同，而所用“子彈”的質(zhì)量不同，則質(zhì)量大的“子彈”射出的距離較小，原因是質(zhì)量大的“子彈”射出時(shí)的________。11.[2024浙江嘉興期末]圖甲中過山車從A點(diǎn)出發(fā)，先后經(jīng)過B、C、D、E點(diǎn)。圖乙是過山車在B、C、D、E點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能大小的示意圖，則過山車的動(dòng)能或“等于”)在E點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的大小。在C點(diǎn)時(shí)最大，過山車在B點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能的大小___________(填“大于”“小于”或“等于”）在??點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的大小。12.[2025杭州臨平期中]讓小球從某一高度處由靜止開始下落到豎直放置的輕質(zhì)彈簧上(如圖甲),在剛接觸輕質(zhì)彈簧的瞬間(如圖乙),小球速度為5m/s?從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短(如圖丙)的整個(gè)過程中，得到小球的速度和彈簧縮短的長(zhǎng)度Δx之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為曲線的最高點(diǎn)?已知該輕質(zhì)彈簧所受壓力每增加0.1N,彈簧的形變量就增加0.01m,并且輕質(zhì)彈簧在全過程中始終發(fā)生彈性形變?(1)從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球重力勢(shì)能的變化情況是_________。(2)小球的重力為______N。(3)若要讓小球下落到最低點(diǎn)時(shí)，彈簧的壓縮程度更大，在不更換彈簧的前提下你的操作建議是______________________________________。13.[2025杭州拱墅期末]小樂在探究“影響物體動(dòng)能大小的因素”時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，滑塊放置在滑槽上，其左側(cè)與0刻度線對(duì)齊；滑塊左側(cè)正上方O點(diǎn)處懸掛一單擺，單擺用無彈性的細(xì)繩和實(shí)心鐵球制成，單擺自由下垂時(shí)，實(shí)心鐵球剛好接觸滑塊左側(cè)的中心位置?小樂利用該實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了以下三步實(shí)驗(yàn)操作：①將實(shí)心鐵球移至a點(diǎn)處靜止釋放，撞擊滑塊后，記錄滑塊在滑槽上移動(dòng)的距離為s1；②___________,將實(shí)心鐵球移至b點(diǎn)處靜止釋放，撞擊滑塊后，記錄滑塊在滑槽上移動(dòng)的距離為s2；③換一等體積的實(shí)心鋁球(ρ鐵>ρ鋁)將實(shí)心鋁球移至a點(diǎn)處靜止釋放，撞擊放回原處的滑塊后，記錄滑塊在滑槽上移動(dòng)的距離為s3；(1)補(bǔ)全②中操作______________________。(2)對(duì)比①和③,可探究物體動(dòng)能的大小與_________的關(guān)系。(3)若測(cè)得s1>s2由此可得到的結(jié)論是__________________________________________________________________________。(4)上述實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，小樂在滑槽上分別緊貼上棉布和毛巾，都將實(shí)心鐵球移至a點(diǎn)處靜止釋放，撞擊放回原處的滑塊后，記錄滑塊在滑槽上移動(dòng)的距離分別為s4和s5發(fā)現(xiàn)s1>s4>s5，若三次實(shí)驗(yàn)操作中，滑塊克服摩擦力做的功分別為W1、W4、W5，則W1、W4、W5的大小關(guān)系___________(用關(guān)系式表示)14.[2024浙江麗水調(diào)研]探究“影響物體重力勢(shì)能大小的因素”時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖，可伸縮塑料筒可以保證鐵球正面撞擊長(zhǎng)圖釘，同時(shí)塑料筒的長(zhǎng)度可以在一定范圍內(nèi)任意改變?實(shí)驗(yàn)時(shí)小科固定塑料筒長(zhǎng)度不變，讓質(zhì)量不同的鐵球在塑料筒上方筒口處自由下落?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表?實(shí)驗(yàn)組1234鐵球質(zhì)量/g5101015下落高度/cm50406050長(zhǎng)圖釘下陷深度/cm2.03.24.86.0(1)本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法，將重力勢(shì)能的大小轉(zhuǎn)換為__________________。(2)剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小科發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)圖釘下陷的深度相近，導(dǎo)致無法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。小科通過換用質(zhì)量差更大的不同鐵球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到長(zhǎng)圖釘下陷的深度有了明(寫出一條即可)。顯的不同，還可采取的措施有：____________________________________。(3)比較實(shí)驗(yàn)組__________,可驗(yàn)證猜想：“物體的重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量大小有關(guān)”?！炬溄又锌肌?/p>