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11.4　动能和势能　第1课时　动能、势能及其影响因素
基础提质
1.(2026广东茂名电白月考)描述功和能量的关系时有以下几种说法,其中正确的是(　　)
A.物体具有的能量越大,做的功越多　　B.具有能量的物体一定做功
C.做功的物体一定具有能量　　D.物体不做功就没有能量
2.一个物体如果能对另一个物体_______,这个物体就具有能量。物体能够做多少功,就说它具有多少能量。能量的单位和功的单位相同,国际单位制中,能量的单位也是_______。
3.【科学方法·控制变量法】如图所示,农民赶着牛拉着铧犁在田里劳作,他们以相同速度向前行进,则其动能(　　)
A.农民最大　　B.铧犁最大　　C.牛最大　　D.一样大
4.【核心素养·科学探究】如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。实验中让钢球从斜槽的某个位置由静止滚下,撞击水平面上的木块,将木块撞出一段距离。
(1)实验中探究的是_______(选填“钢球”或“木块”)的动能大小的影响因素。
(2)实验中物体动能的大小是通过观察_______(选填“s”或“h”)的大小来反映的,这种常用的实验方法称为_______法。
(3)在探究动能与速度的关系时,要保持钢球的_______不变,让钢球从_______(选填“相同”或“不同”)的高度由静止滚下,以不同的速度推动木块移动。
(4)若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止滚下,目的是探究物体的动能与物体的_______(选填“质量”或“速度”)的关系。
5.(2026江西景德镇月考)如图所示,货架上放着甲、乙、丙、丁四个体积相同的实心球,其中甲和乙为铁球,丙和丁为铜球(已知ρ铜>ρ铁)。则四个球中势能最大的是(　　)
A.甲球　　B.丙球　　C.丁球　　D.无法比较
6.【跨学科融合·体育】(2026安徽六安月考)跳水运动员在练习跳水时,如图所示,跳板发生了_______(选填“弹性”或“塑性”)形变。弯曲的跳板能把运动员弹起,说明弯曲的跳板具有_______能。在弹性限度内,跳板的弯曲程度越大,具有的_______能越大。
能力提升
7.【跨学科融合·地理】(2025四川乐山中考,★☆☆)为响应国家“每日体育锻炼时间不低于两小时”的要求,某校组织学生远足爬山,开展户外运动。爬山区域等高线如图所示,不考虑重力变化,队伍重力势能最大的位置是(　　)
A.A处　　B.B处　　C.C处　　D.D处
8.【情境素材·科技成就】(2026安徽马鞍山花山月考,★☆☆)科技赋能乡村振兴,在某农场,农业科技人员正在使用无人机给农作物喷洒农药,如图所示,无人机在某一高度正沿水平方向匀速飞行,下列说法中正确的是(　　)
A.动能与重力势能均不变　　B.动能与重力势能均减小
C.动能与重力势能均增大　　D.动能减小,重力势能不变
9.(2026江西鄱阳期末,★☆☆)如图,瀑布在地质学上叫跌水,是一种壮观的自然景观。瀑布落差越大,瀑布具有的_______能越大,下落到底部时转化成的______能就越大,底部的水流就越湍急。
10.(★☆☆)在体操比赛的“鞍马”项目中,运动员上“马”前要踩踏板。如图所示,当运动员的脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中,_______(选填“运动员的重力势能”“运动员的动能”或“弹簧的弹性势能”)逐渐增大。
11.【跨学科实践·工程实践】(2026安徽淮南期中,★☆☆)明朝宋应星的《天工开物》中对筒车进行了介绍:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中。昼夜不息,百亩无忧。”如图是其工作原理,湍急的水流能推动水车,是因为流动的水具有______能;利用取水筒将低处的水提升到高处,增大了水的______能。
12.【实验考法·创新实验】(2026安徽庐江期中,★★☆)小聪猜想:物体的重力势能可能与物体的质量、高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验:用形状相同的A、B、C、D四个铅球,其中A、C、D三球的质量为m,B球质量为2m,让A、B两球从距沙子表面高H处静止下落,C球从距沙子表面高2H处静止下落,D球从距沙子表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入后从管道下端竖直地落下。实验测得A、B两球陷入沙子的深度分别为h 和h ,C、D两球陷入沙子的深度均为h ,且h (1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过_______来反映的,这里用到的物理学研究问题的方法是_______法。
(2)比较_______两球,由此可得出结论:下落高度和运动路径相同时,物体的质量越大,重力势能越_______。
(3)比较_______两球,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径_______(选填“有关”或“无关”)。
参考答案与解析
1. C
解析　物体具有的能量越大,能做的功越多,但实际做的功不一定越多,故A错误;具有能量的物体不一定正在做功,故B错误;一个物体如果能对外做功,我们就说它具有能量,所以做功的物体一定具有能量,故C正确;物体不做功不一定没有能量,故D错误。
2. 做功;焦耳
解析　能量反映了物体做功的本领,一个物体能够对外做功,我们就说它具有能量,在国际单位制中,能量的单位是焦耳。
3. C
解析　物体的动能与质量和速度有关。农民赶着牛拉着铧犁在田里劳作,他们以相同速度向前行进,牛的质量最大,所以牛的动能最大,故C正确。
能力迁移　动能的影响因素为物体的质量和速度;重力势能的影响因素为物体的质量和所处的高度;弹性势能的影响因素为弹性形变程度等。
4. (1)钢球　(2)s;转换　(3)质量;不同　(4)质量
解析　(1)实验中钢球从斜槽滚下时具有动能,撞击木块的过程是钢球的动能转移给木块的过程,以此来探究钢球动能大小的影响因素。
(2)实验中采用转换法,通过观察木块被推动的距离s的大小,比较钢球对木块做功的多少,进而判断钢球动能的大小。
(3)由控制变量法可知,在探究动能与速度的关系时,要保持钢球的质量不变,改变钢球的速度,所以应让钢球从不同的高度由静止滚下,以不同的速度推动木块移动。
(4)若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止滚下,到达水平面时的速度是相同的,由控制变量法可知,探究的是物体的动能与物体的质量的关系。
方法归纳　控制变量法是指为了研究某物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的方法。
5. D
解析　甲、乙、丙、丁四个体积相同的实心球,甲和乙为铁球,由ρ=可知,甲、乙的质量相同;丙和丁为铜球,则丙、丁的质量相同,又因为ρ铜>ρ铁,所以丙、丁两球的质量大于甲、乙两球的质量。甲、乙两球质量相等,甲球的位置较高,则甲球的重力势能大于乙球的重力势能;丙球和丁球质量相同,丙球的位置较高,则丙球的重力势能大于丁球的重力势能;由于甲球的质量小于丙球的质量,甲球的高度大于丙球的高度,所以甲、丙两球的重力势能大小无法比较,故D正确。
6. 弹性;弹性势;弹性势
解析　跳水运动员离开跳板后,跳板能恢复原状,说明跳板发生了弹性形变;弯曲的跳板能把运动员弹起,说明弯曲的跳板具有弹性势能。在弹性限度内,跳板的弯曲程度越大,具有的弹性势能越大。
7. D
解析　由图可知,D点的位置最高,若不考虑重力变化,则队伍在D点的重力势能最大,故D符合题意。
8. B
解析　无人机在某一高度正沿水平方向匀速飞行,则其速度和高度不变,在给农作物喷洒农药的过程中,无人机质量减小,所以动能减小,重力势能减小,故A、C、D错误,B正确。
误区辨析　题中的隐含条件是无人机正在喷洒农药,其质量逐渐变小。此外,像洒水车、加油机和受油机、配合联合收割机工作的卡车等,需要注意其工作过程中质量是否发生改变。
9. 重力势;动
解析　瀑布的形成过程中,水的重力势能转化为动能,瀑布落差越大,水的重力势能越大,转化成的动能就越大,底部的水流就越湍急。
10. 弹簧的弹性势能
解析　当运动员的脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中,运动员所处高度降低,质量不变,运动员的速度先增大后减小,运动员的重力势能减小,运动员的动能先增大后减小,弹簧的形变量越来越大,弹簧的弹性势能逐渐增大。
11. 动;重力势
解析　流动的水具有一定的速度,所以具有动能。利用取水筒将低处的水提升到高处,水的高度增大,质量不变,重力势能增大。
12. (1)铅球陷入沙子的深度;转换　(2)A、B;大　(3)C、D;无关
解析　(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过铅球陷入沙子的深度来反映的,体现了转换法的思想。(2)由控制变量法的思想可知,研究物体的重力势能与物体质量的关系时,需要保持下落高度和运动路径相同,改变物体的质量,因此应比较A、B两球;A、B两球的下落高度和运动路径相同,B球的质量大于A球的质量,发现B球陷入沙子的深度更深,由此可得出结论:当下落高度和运动路径一定时,物体的质量越大,重力势能越大。(3)由控制变量法的思想可知,研究物体重力势能与运动路径的关系时,需要保持物体质量和下落高度相同,改变运动路径,由图可知,应比较C、D两球;C、D两球的质量相同,下落高度也相同,两球的运动路径不同,但两球陷入沙子的深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径无关。

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