第3節(jié)動能和勢能第十一章功和機械能1.

能量定

義：物體能夠?qū)ν庾龉?，就說這個物體具有能量。單

位：在國際單位制中，單位是焦耳，符號為J。動能和勢能都是能量的一種，故

單位與能量相同。注

意：物體有能量，但不一定對外做功。物體對外做功，物體就一定具有能量。2.

動能定

義：物體由于

運動

而具有的能，叫作動能。影響因素：物體的

質(zhì)量

和

速度

。質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大，它的動

能越大；運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大。運動

質(zhì)量

速度

3.

勢能定

義：重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。單

位：動能和勢能在國際單位制中，單位是焦耳，符號J。（1）重力勢能定

義：物體由于受到重力并處在一定

高度

時所具有的能，叫作重力勢能。影響因素：與質(zhì)量和被舉的高度有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，重力勢能

就越大。高度

（2）彈性勢能定

義：物體由于發(fā)生

彈性形變

而具有的能叫作彈性勢能。影響因素：與物體彈性形變的程度有關(guān)。說

明：①一個物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能。②能是表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量，能可以用做功的多少來衡量。③一個物體“能夠做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已經(jīng)做

功”。彈性形變

類型之一

動能

從沈陽開往上海的195次旅客列車經(jīng)過上海鐵路分局管轄的滬寧線某區(qū)段時，

突然從列車左翼車窗飛出一個饅頭，不偏不倚正好打在當班的列車員的鼻梁上，當場

將其擊昏，這是因為（

D

）A.

饅頭的質(zhì)量大B.

饅頭的速度大C.

饅頭太硬了D.

饅頭的動能大【解析】饅頭能將人擊昏，說明饅頭做的功比較多，做功越多說明能量越大。饅

頭從列車中扔出來是運動的，而且運動的速度比較大（扔出來的饅頭由于慣性保持和

列車相同的運動速度向前運動），故具有很大的動能。D類型之二

勢能

唐朝詩人杜甫在詩作《登高》中有這樣的兩句詩：“無邊落木蕭蕭下，不盡

長江滾滾來?！睆奈锢韺W的角度來說，“落木蕭蕭下”的過程中（不考慮空氣作用）

（

B

）A.

沒有受到任何力的作用B.

受到重力C.

受力方向垂直向下D.

落木下落過程中不再具有重力勢能B類型三

探究影響動能大小的因素

[2024·大慶模擬]為探究物體動能的大小與哪些因素有關(guān)，某實驗小組利用斜

面、質(zhì)量不同的小鋼球、木塊等器材進行了如圖所示的實驗。（1）本實驗是研究

小鋼球

（填“小鋼球”或“木塊”）在碰撞時的動

能大小?！窘馕觥?/p>

（1）該實驗探究的是碰撞時小鋼球的動能。（2）實驗中動能大小由

木塊被撞后移動的距離

來判斷?！窘馕觥?/p>

（2）實驗中小鋼球的動能大小由木塊被撞后移動的距離來反映，這是

轉(zhuǎn)換法的應用。小鋼球

木塊被撞后移動的距離

（3）通過比較甲、丙兩圖實驗來探究動能大小與

質(zhì)量

的關(guān)系。兩次實驗中，

讓小鋼球從同一高度自由滾下，目的是使小鋼球滾到斜面底端時具有相同的

速?！窘馕觥?/p>

（3）通過比較甲、丙兩圖實驗可知，小鋼球下滑的高度相同，即到達

水平面時速度相同，質(zhì)量不同，推動木塊移動的距離不同，故通過比較甲、丙兩圖實

驗來探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系；讓小鋼球從同一高度自由滾下，是為了使小鋼球滾

到水平面上時的速度相同。（4）本實驗運用了兩種研究方法：一是轉(zhuǎn)換法，二是

控制變量

法?！窘馕觥?/p>

（4）在探究物體動能的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，應用了轉(zhuǎn)換法

和控制變量法。質(zhì)量

速度

控制變量

（5）實驗后，同學們聯(lián)想到，在許多交通事故中造成安全隱患的因素有汽車的

“超載”與“超速”。小明認為對比乙、丙兩圖實驗可得出“超速”造成的安全隱

患，你認為該對比是

錯誤

（填“正確”或“錯誤”）的，理由是

沒有控制小鋼

球的質(zhì)量相同

。【解析】

（5）要探究“超速”造成的安全隱患，根據(jù)控制變量法可知，應控制

質(zhì)量相同，速度不同；而乙、丙兩圖中，小鋼球質(zhì)量不同，下滑的高度不同，即速度

不同，因此不能探究“超速”造成的安全隱患，故該對比是錯誤的。錯誤

沒有控制小鋼

球的質(zhì)量相同

（6）實驗過程中，小鋼球推動木塊運動時，速度越來越小，最后停下來，是因為

力能改變物體的

運動狀態(tài)

?！窘馕觥?/p>

（6）實驗過程中，小鋼球推動木塊運動時，速度越來越小，最后停下

來，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)。運動狀態(tài)

1.

[2024·連云港]2024年4月25日，我國長征運載火箭成功將神舟十八號載人飛船送往

預定軌道。載人飛船離開地面加速上升的過程中（

B

）A.

動能增大，重力勢能不變B.

動能增大，重力勢能增大C.

動能不變，重力勢能不變D.

動能不變，重力勢能增大2.

籃球場上，運動員練習投籃，籃球劃過一條漂亮的弧線落入籃筐，從籃球出手到落

入籃筐的過程中，籃球的重力勢能（

D

）A.

一直增大B.

一直減小C.

先減小后增大D.

先增大后減小BD3.

小紅查閱資料了解到：一顆步槍子彈出槍膛時具有的動能約為5×103J，而一頭行走

的牛具有的動能約為160J。物體動能的大小與什么因素有關(guān)呢？她利用小車、鉤碼、

帶斜面的長木板和木塊進行實驗探究。（1）由“十次車禍九次快”猜想：汽車的動能可能跟

速度

有關(guān)；由“安全駕駛莫

超載”猜想：汽車的動能可能跟

質(zhì)量

有關(guān)。（2）讓小車A從斜面上的某一高度由靜止開始滑下，碰到水平面上的木塊B，木塊B將

被推出一段距離，在同樣的水平面上，木塊B被推得越遠，說明小車A對木塊B做的功

越多，小車到達水平面時的動能就越

大

。速度

質(zhì)量

大

（3）分析甲、乙兩圖的實驗現(xiàn)象，可以初步得到結(jié)論：在

質(zhì)量

相同時，

速度

越大，物體的動能越大。（4）小車A從斜面上滑下，到達水平面上仍能繼續(xù)向前運動，是由于

慣性

，小車

A推著木塊B一起向前運動一段距離后最終靜止，是因為物體受到

阻力

。質(zhì)量

速度

慣性

阻力

知識點1

動能1.

如圖所示為小球在地面上彈跳的頻閃照片，下列說法錯．誤．的是（

D

）A.

小球在從左向右彈跳B.

小球運動到最高點時，小球的動能不為零C.

小球每次離開地面時能在空中向上運動，是由于小球具有慣性D.

小球在圖中離地高度相同的A、B兩點具有的動能相同D2.

如圖所示，一輛卡車在5×103N牽引力的作用下，沿平直公路勻速行駛了1000m，則

卡車牽引力做功為

5×106

J，卡車的車輪做得十分寬大是為了減小

壓強

，在剎

車的過程中，卡車的動能

減小

（填“增大”“減小”或“不變”）。5×106

壓強

減小

知識點2

勢能3.

《中華人民共和國民法典》中規(guī)定：“禁止從建筑物中拋擲物品?！痹谏钪?，我

們要杜絕“高空拋物”這種嚴重危害公共安全的行為?！案呖諕佄铩蔽：π源蟮脑?/p>

是高處的物體具有較大的（

A

）A.

重力勢能B.

彈性勢能C.

動能D.

光能A4.

如圖所示是撐竿跳高運動員在一次比賽時的情景。下列說法不．正．確．的是（

C

）A.

彎曲的撐竿具有彈性勢能B.

運動員最終落回地面是由于受到了重力的作用C.

運動員從起跳到落地的過程中一直受到撐竿的彈力作用D.

運動員推開撐竿能繼續(xù)運動是因為運動員具有慣性C知識點3

探究影響動能大小的因素5.

[2022·宜昌]小明和小紅在“探究物體的動能與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓鋼球從

斜槽上一定高度的位置滾下，在水平面上運動，碰上木塊C并將C推動一段距離，通過

推動距離的大小來判斷動能大小。（1）實驗中探究的動能是指

A

（填字母）。A.

鋼球撞擊木塊時的動能B.

鋼球撞擊木塊后的動能C.

木塊被鋼球撞擊后的動能A

（2）如圖甲、乙所示為小明兩次實驗的示意圖，鋼球A、B的質(zhì)量mA＞mB，高度hA＞

hB，距離sA＞sB。他得出“物體的質(zhì)量越大，動能越大”的結(jié)論，他的實驗方法

錯

誤

（填“正確”或“錯誤”），理由是

沒有控制鋼球的速度相同

。（3）小紅讓鋼球A分別從同一斜面的不同高度由靜止自由滾下，撞擊木塊，這是為了

探究物體動能與

速度

的關(guān)系。錯

誤

沒有控制鋼球的速度相同

速度

6.

[2024·吳江區(qū)一模]在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓質(zhì)量不

同的a、b的兩個小球分別從同一斜面上由靜止?jié)L下，小球撞擊放在水平木板上的同一

木塊，使木塊滑動，虛線位置為木塊滑動一段距離后停止的位置。（1）小球進入水平面時的動能是由

重力勢能

轉(zhuǎn)化來的，實驗時通過

木塊被推動

的距離大小

來比較動能大小。（2）分析圖甲和圖乙兩組實驗，可以探究動能與

速度

有關(guān)。（3）木塊最終會停下來的主要原因是

受到阻力（或摩擦力）的作用

。重力勢能

木塊被推動

的距離大小

速度

受到阻力（或摩擦力）的作用

（4）根據(jù)圖乙和圖丙所示實驗，

能

（填“能”或“不能”）比較出a、b兩個小球

哪個質(zhì)量更大，你判斷的理由是

b球到水平面的速度較小，卻將木塊推得更遠，說明

動能更大，可見b球質(zhì)量一定更大

。（5）如果木板過于光滑的，則更

不利于

（填“利于”或“不利于”）完成

本實驗。能

b球到水平面的速度較小，卻將木塊推得更遠，說明

動能更大，可見b球質(zhì)量一定更大

不利于

7.

如圖所示為撐竿跳高運動員躍過橫桿前的一個情景，下列說法正確的是（

B

）A.

人對竿的力改變了竿的運動狀態(tài)B.

此時竿具有彈性勢能C.

竿對人的力是人發(fā)生了彈性形變產(chǎn)生的D.

人在上升時受到平衡力的作用B8.

如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片，A、B兩點高度相同且距地面30cm，小球

在A點的重力勢能

等于

（填“大于”“小于”或“等于”）B點的重力勢能，小球

在A點的動能

大于

（填“大于”“小于”或“等于”）B點的動能；若小球的質(zhì)量

為100g，它從A點落到地面，重力做功

0.3

J。若小球從A落到地面的時間為0.3s，

則重力做功的功率為

1

W。（g取10N/kg）等于

大于

0.3

1

9.

在“探究重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，重物A、B、C的質(zhì)量關(guān)系為

mA＝mB＜mC，木樁相同。木樁和重物位置如圖甲所示。重物靜止釋放后，木樁被打擊

陷入沙中的情形如圖乙所示，重物B、C將木樁打入沙中的深度相同。（1）重物自由下落打擊木樁，通過觀察木樁陷入沙中的深度判斷

重物

（填“重

物”或“木樁”）的重力勢能大小。重物

（2）比較

A、B

兩個重物將木樁打入沙中的深度，可判斷重力勢能的大小和重物

下落高度的關(guān)系，得出的結(jié)論是

物體的質(zhì)量一定時，高度越高

，重力勢能越大。（3）我們

能

（填“能”或“不能”）比較出圖甲中重物B、C的重力勢能的大

小，理由是

B和C兩個重物將木樁打入沙中的深度相同，根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知兩個重物

的重力勢能大小相同

。（4）本實驗中除了應用控制變量法以外還運用到了轉(zhuǎn)換法，請再列舉一個實驗探究中

運用轉(zhuǎn)換法的例子：

比較木塊被撞擊后移動的距離來判斷小車動能大小

。A、B

物體的質(zhì)量一定時，高度越高

能

B和C兩個重物將木樁打入沙中的深度相同，根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知兩個重物

的重力勢能大小相同

比較木塊被撞擊后移動的距離來判斷小車動能大小

10.

[2023·德陽]第31屆世界大學生夏季運動會在成都舉行。運動會設有體操比賽，體

操比賽中的自由體操運動員空中翻滾非常精彩。關(guān)于翻滾過程中體操運動員的動能與

重力勢能的變化正確的是（

C

）A.

體操運動員上升過程中動能增大，重力勢能增大B.

體操運動員下降過程中動能增大，重力勢能增大C.

體操運動員上升過程中動能減小，重力勢能增大D.

體操運動員下降到最低點時重力勢能最大C11