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第三节　动能和势能
能量
1．能量：物理学中，如果一个物体能够对其他物体 ，我们就说这个物体具有能量，简称能．
2．单位：能量的单位和功的单位相同，为 (J)．
3．能量与功的关系：做功的过程就是能量转化的过程．功是一个过程量，能量是一个状态量，功是能量转化的量度．
动能
1．定义：物体由于 而具有的能量叫做动能．
2．演示实验：影响动能大小的因素．实验中通过比较木块被撞后运动的距离来判断钢球动能的大小，使用的科学方法为 法；实验中存在两个变量，还应使用 法；斜面的作用是控制速度大小．
3．影响动能大小的因素：物体的 和运动 ．
势能
1．重力势能：物体由于处于一定的 所具有的能叫作重力势能．
2．演示实验：影响重力势能大小的因素．
实验中通过比较桌腿陷入细沙的深度，来判断铁块重力势能的大小，使用的科学方法为 法；实验中存在两个变量，还应使用 法．
3．影响重力势能大小的因素：物体的 和它所处位置的 ．
4．弹性势能：物体因发生 而具有的能叫做弹性势能．
5．决定弹性势能大小的因素：物体弹性形变的大小、材料等．
6．势能：人们将 、 这类能统称为势能．
动能
典例1 [2024·威海]小明和爸爸在体验轮胎滑雪项目时，平躺在相同规格的轮胎上先后从同一滑道的最高处由静止滑下，小明的质量比爸爸小．当两人都刚滑到水平面时，小明的动能 爸爸的动能；(下滑过程不计空气阻力及轮胎与滑道之间的摩擦)在水平减速带滑行时，小明、爸爸乘坐的轮胎受到的摩擦力分别为f1、f2，则f1 f2.(均填“小于”“等于”或“大于”)
本题考点是比较动能的大小和影响摩擦力大小的因素．动能的大小与速度和质量有关，下滑过程不计空气阻力及轮胎与滑道之间的摩擦，小明和爸爸平躺在相同规格的轮胎上先后从同一滑道的最高处由静止滑下，当两人都刚滑到水平面时，速度相同，但小明的质量比爸爸小，据此判断小明的动能和爸爸的动能；摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，在水平减速带滑行时，接触面的粗糙程度相同，小明的质量比爸爸小，对地面的压力小，据此判断．
变式 如图所示是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图像．雨滴在t1、t2、t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是( )
变式图
A．E1＜E2＝E3 B．E1>E2>E3
C．E1＜E2＜E3 D．E1＝E2＜E3
势能
典例2 跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，此时运动员和伞受到的空气阻力 (填“>”“<”或“＝”)重力，运动员的重力势能 (填“变大”“变小”或“不变”)；以 为参照物，运动员是静止的．
由于跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，处于平衡状态，所以人和伞受到的总重力与空气阻力是一对平衡力，大小相等，方向相反；当降落伞张开后，运动员匀速下降时，质量不变，高度减小，重力势能变小；跳伞运动员相对于降落伞位置保持不变，故以降落伞为参照物，跳伞运动员是静止的．
变式1 [2024·大庆]神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船，于2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功．中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示．在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分析正确的是( )
A．重力势能增加，动能不变
B．重力势能减少，动能增加
C．重力势能增加，动能增加
D．重力势能不变，动能不变
变式2 下列物体中只具有动能的是 ；只有重力势能的是 ；具有弹性势能的是 ；既有动能又有势能的是 ．
A．因挤压而变形的气球
B．在水平路面上飞驰的小轿车
C．正在下坠的桩锤
D．树上挂着的苹果
E．钟表中卷紧的发条
F．空中飞行的炮弹
1．[2024·广西]在课间踢毽子的活动中，如图所示，踢出的毽子在上升过程中( )
第1题图
A．具有惯性
B．受力平衡
C．受到的重力增大
D．重力势能越来越小
2．两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示．关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是( )
第2题图
A．两个一样大　 B．落在a处的大
C．落在b处的大　 D．无法比较大小
3．[2024·广元]2024年5月23日至24日，东部战区在我国台湾省周边开展“联合利剑－2024A”军事演习，震慑“台独”分裂势力，坚决捍卫国家主权和领土完整．参加演习的某架战机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则该战机( )
A．动能减少，重力势能减少
B．动能减少，重力势能增大
C．动能增大，重力势能减少
D．动能增大，重力势能增大
4．[2024·历城区校级期末]流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能．那么关于功和能，下列说法不正确的是( )
A．物体已经做的功越多，具有的能越多
B．物体做功的过程就是能量转化的过程
C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳
D．物体有时既具有动能也具有重力势能
5．[2024·莱芜区模拟]爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到如图所示的限速标志，针对这一现象，下列四个问题中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
第5题图
A．物体的动能与哪些因素有关
B．物体的动能与物体的速度有什么关系
C．物体的动能与物体的质量有什么关系
D．汽车的动能与汽车的质量和速度有什么关系
6．[2019·曲阜市校级期末]质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们动能相等，那么( )
A．燕子比鸽子飞得快
B．鸽子比燕子飞得快
C．燕子与鸽子飞得一样快
D．两者速度大小无法比较
7．[2023·济阳区期末]随着高层住宅越来越多，预防高空坠物很有必要．有实验数据表明，一枚鸡蛋从4楼落下，会使人头部起肿包；从16楼落下，足以砸碎成年人的头骨．针对这一现象，下列四个问题中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A．鸡蛋重力势能的大小跟高度有什么关系？
B．鸡蛋重力势能的大小跟质量有什么关系？
C．物体重力势能的大小跟高度有什么关系？
D．物体重力势能的大小跟哪些因素有关系？
8．[2023·泗水县期末]质量相同的甲、乙两个小球，从同一高度自由下落经过如图所示的位置，不考虑空气阻力．下列说法正确的是( )
第8题图
A．此时甲、乙两球的动能相等
B．此时甲球的速度大于乙球的速度
C．此时甲、乙两球的重力势能相等
D．此时甲球的重力势能大于乙球的重力势能
9．在探究“汽车的速度”的实验中，甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图像如图所示．由图可知，甲车的动能 (填“大于”“小于”或“等于”)乙车的动能．
第9题图
10．为探究“影响动能大小的因素”，某一科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动．
第10题图
(1)实验中钢球的动能的大小是通过比较 来判断的．
(2)实验中通过 两图来探究动能大小与质量的关系，两次实验，让小钢球从同一高度自由落下，目的是使小钢球滚到斜面底端时具有相同的 ．
(3)实验中通过甲、乙两图可以得出结论：在质量一定时，物体的 越大，动能越大．
11．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示．
第11题图
(1)在此实验中，我们通过观察 来比较各铁块重力势能的大小．
A．木桩陷入沙坑的深度
B．木桩的形变的大小
C．沙坑里沙的松软程度
D．铁块下落的速度
(2)若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落的高度关系是 ；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系是 ．
A．hA＞hB　 B．hA＜hB
C．mA＞mC　 D．mA＜mC
(3)实验得出的结论是 ．
A．质量越大的物体重力势能越大
B．重力势能的大小与物体的质量和速度都有关
C．重力势能的大小只与物体的质量有关
D．重力势能的大小与物体的质量和高度都有关
12．在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：
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，小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细均相同)、小球(质量为m1)、木块和长刻度尺各一件，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同．最后得出以下实验记录表．
第12题图
(1)由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，这种研究方法叫 ．
(2)为了探究猜想一，可选用实验1和2(或3和4)的数据进行比较分析，得出结论： ．
(3)为了探究猜想二，可选用实验 (填序号)的数据进行比较分析，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．
(4)在完成实验后，小明又找来一个质量为m2的小球(m1＞m2)，用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一木块，得到木块移动的距离分别为s1和s2，忽略小球自身摩擦和碰撞损失的能量对实验的影响．则s1和s2的大小关系为 ．第三节　动能和势能
能量
1．能量：物理学中，如果一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能．
2．单位：能量的单位和功的单位相同，为焦耳(J)．
3．能量与功的关系：做功的过程就是能量转化的过程．功是一个过程量，能量是一个状态量，功是能量转化的量度．
动能
1．定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能．
2．演示实验：影响动能大小的因素．实验中通过比较木块被撞后运动的距离来判断钢球动能的大小，使用的科学方法为转换法；实验中存在两个变量，还应使用控制变量法；斜面的作用是控制速度大小．
3．影响动能大小的因素：物体的质量和运动速度．
势能
1．重力势能：物体由于处于一定的高度所具有的能叫作重力势能．
2．演示实验：影响重力势能大小的因素．
实验中通过比较桌腿陷入细沙的深度，来判断铁块重力势能的大小，使用的科学方法为转换法；实验中存在两个变量，还应使用控制变量法．
3．影响重力势能大小的因素：物体的质量和它所处位置的高度．
4．弹性势能：物体因发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能．
5．决定弹性势能大小的因素：物体弹性形变的大小、材料等．
6．势能：人们将重力势能、弹性势能这类能统称为势能．
动能
典例1 [2024·威海]小明和爸爸在体验轮胎滑雪项目时，平躺在相同规格的轮胎上先后从同一滑道的最高处由静止滑下，小明的质量比爸爸小．当两人都刚滑到水平面时，小明的动能小于爸爸的动能；(下滑过程不计空气阻力及轮胎与滑道之间的摩擦)在水平减速带滑行时，小明、爸爸乘坐的轮胎受到的摩擦力分别为f1、f2，则f1小于f2.(均填“小于”“等于”或“大于”)
本题考点是比较动能的大小和影响摩擦力大小的因素．动能的大小与速度和质量有关，下滑过程不计空气阻力及轮胎与滑道之间的摩擦，小明和爸爸平躺在相同规格的轮胎上先后从同一滑道的最高处由静止滑下，当两人都刚滑到水平面时，速度相同，但小明的质量比爸爸小，据此判断小明的动能和爸爸的动能；摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，在水平减速带滑行时，接触面的粗糙程度相同，小明的质量比爸爸小，对地面的压力小，据此判断．
变式 如图所示是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图像．雨滴在t1、t2、t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是( A )
变式图
A．E1＜E2＝E3 B．E1>E2>E3
C．E1＜E2＜E3 D．E1＝E2＜E3
势能
典例2 跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，此时运动员和伞受到的空气阻力＝(填“>”“<”或“＝”)重力，运动员的重力势能变小(填“变大”“变小”或“不变”)；以降落伞为参照物，运动员是静止的．
由于跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，处于平衡状态，所以人和伞受到的总重力与空气阻力是一对平衡力，大小相等，方向相反；当降落伞张开后，运动员匀速下降时，质量不变，高度减小，重力势能变小；跳伞运动员相对于降落伞位置保持不变，故以降落伞为参照物，跳伞运动员是静止的．
变式1 [2024·大庆]神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船，于2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功．中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示．在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分析正确的是( C )
A．重力势能增加，动能不变
B．重力势能减少，动能增加
C．重力势能增加，动能增加
D．重力势能不变，动能不变
变式2 下列物体中只具有动能的是B；只有重力势能的是D；具有弹性势能的是A、E；既有动能又有势能的是C、F．
A．因挤压而变形的气球
B．在水平路面上飞驰的小轿车
C．正在下坠的桩锤
D．树上挂着的苹果
E．钟表中卷紧的发条
F．空中飞行的炮弹
1．[2024·广西]在课间踢毽子的活动中，如图所示，踢出的毽子在上升过程中( A )
第1题图
A．具有惯性
B．受力平衡
C．受到的重力增大
D．重力势能越来越小
2．两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示．关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是( B )
第2题图
A．两个一样大　 B．落在a处的大
C．落在b处的大　 D．无法比较大小
3．[2024·广元]2024年5月23日至24日，东部战区在我国台湾省周边开展“联合利剑－2024A”军事演习，震慑“台独”分裂势力，坚决捍卫国家主权和领土完整．参加演习的某架战机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则该战机( D )
A．动能减少，重力势能减少
B．动能减少，重力势能增大
C．动能增大，重力势能减少
D．动能增大，重力势能增大
4．[2024·历城区校级期末]流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能．那么关于功和能，下列说法不正确的是( A )
A．物体已经做的功越多，具有的能越多
B．物体做功的过程就是能量转化的过程
C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳
D．物体有时既具有动能也具有重力势能
5．[2024·莱芜区模拟]爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到如图所示的限速标志，针对这一现象，下列四个问题中最有探究价值且易于探究的科学问题是( D )
第5题图
A．物体的动能与哪些因素有关
B．物体的动能与物体的速度有什么关系
C．物体的动能与物体的质量有什么关系
D．汽车的动能与汽车的质量和速度有什么关系
6．[2019·曲阜市校级期末]质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们动能相等，那么( A )
A．燕子比鸽子飞得快
B．鸽子比燕子飞得快
C．燕子与鸽子飞得一样快
D．两者速度大小无法比较
7．[2023·济阳区期末]随着高层住宅越来越多，预防高空坠物很有必要．有实验数据表明，一枚鸡蛋从4楼落下，会使人头部起肿包；从16楼落下，足以砸碎成年人的头骨．针对这一现象，下列四个问题中最有探究价值且易于探究的科学问题是( C )
A．鸡蛋重力势能的大小跟高度有什么关系？
B．鸡蛋重力势能的大小跟质量有什么关系？
C．物体重力势能的大小跟高度有什么关系？
D．物体重力势能的大小跟哪些因素有关系？
8．[2023·泗水县期末]质量相同的甲、乙两个小球，从同一高度自由下落经过如图所示的位置，不考虑空气阻力．下列说法正确的是( B )
第8题图
A．此时甲、乙两球的动能相等
B．此时甲球的速度大于乙球的速度
C．此时甲、乙两球的重力势能相等
D．此时甲球的重力势能大于乙球的重力势能
9．在探究“汽车的速度”的实验中，甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图像如图所示．由图可知，甲车的动能小于(填“大于”“小于”或“等于”)乙车的动能．
第9题图
10．为探究“影响动能大小的因素”，某一科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动．
第10题图
(1)实验中钢球的动能的大小是通过比较木块被推动距离的长短来判断的．
(2)实验中通过甲、丙两图来探究动能大小与质量的关系，两次实验，让小钢球从同一高度自由落下，目的是使小钢球滚到斜面底端时具有相同的速度．
(3)实验中通过甲、乙两图可以得出结论：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大．
11．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示．
第11题图
(1)在此实验中，我们通过观察A来比较各铁块重力势能的大小．
A．木桩陷入沙坑的深度
B．木桩的形变的大小
C．沙坑里沙的松软程度
D．铁块下落的速度
(2)若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落的高度关系是B；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系是D．
A．hA＞hB　 B．hA＜hB
C．mA＞mC　 D．mA＜mC
(3)实验得出的结论是D．
A．质量越大的物体重力势能越大
B．重力势能的大小与物体的质量和速度都有关
C．重力势能的大小只与物体的质量有关
D．重力势能的大小与物体的质量和高度都有关
12．在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：
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，小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细均相同)、小球(质量为m1)、木块和长刻度尺各一件，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同．最后得出以下实验记录表．
第12题图
(1)由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，这种研究方法叫转换法．
(2)为了探究猜想一，可选用实验1和2(或3和4)的数据进行比较分析，得出结论：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关．
(3)为了探究猜想二，可选用实验1和3(或2和4)(填序号)的数据进行比较分析，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．
(4)在完成实验后，小明又找来一个质量为m2的小球(m1＞m2)，用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一木块，得到木块移动的距离分别为s1和s2，忽略小球自身摩擦和碰撞损失的能量对实验的影响．则s1和s2的大小关系为s1＝s2．

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