初中物理专题11.3 动能和势能

第十一章功和机械能第3节动能和势能1．动能：物体由于__________而具有的能，叫做动能。重力势能：物体由于__________而具有的能量叫做重力势能。弹性势能：物体由于发生了_____________而具有的能量叫做弹性势能。机械能：动能和势能总称为____________。2．影响动能大小的因素：动能的大小决定于物体的___________和_____________。（1）在质量相同时，物体的速度越大，它具有的动能越大，物体的速度越小，它具有的动能越小。（2）在速度相同时，物体的质量越大，它具有的动能越大，物体的质量越小，它具有的动能也越小。3．影响势能大小的因素（１）在质量相同时，物体所处的高度越高，它的重力势能____________，物体所处的高度越低，它的重力势能______________。（2）在高度相同时，物体的质量越大，它的重力势能____________，物体的质量越小，它的重力势能____________。（3）同一物体的弹性形变越大，则它具有的弹性势能__________。运动被举高弹性形变机械能质量速度越大越小越大越小越大一、动能和势能1．能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。解读：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2．动能：物体由于运动而具有的能叫动能。重力势能：物体由于被举高而具有的能。弹性势能：物体由于发生弹性形变而具的能。运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大；物体质量越大，被举得越高，重力势能就越大；物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。解读：物体动能由质量和速度共同决定，所以比较动能时，对于不同的物体来说，要同时比较它们的速度和质量，如果速度相同，质量大的物体动能大；若质量相同，速度大的物体动能大。而对于同一物体，只须要比较其速度即可。【例题1】在电影《斯巴达三百勇士》中，波斯军队用投石车投出巨石来攻击斯巴达克城的城墙，在巨石被投出到击中城墙的过程中，下列说法正确的是A．巨石在最高点时动能最大B．巨石在最高点时重力势能最小C．巨石的动能先增大后减小D．巨石的重力势能先增大后减小参考答案：D二、探究决定动能大小的因素：①猜想：动能大小与物体质量和速度有关；②实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量；如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少；如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下。③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大。④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。【例题2】在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平桌面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。（1）要探究动能大小与物体质量的关系应使球到达底部的________相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是让质量________（填“相同”或“不同”）的铁球从________（填“相同”或“不同”）高度由静止滚下。（2）由甲、丙两次实验可以得出的结论是_______________________________。（3）该实验是通过观察_______________来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。物理中这种研究问题实验方法的是_____________法。（4）若桌面过于光滑，则__________（填“有利于”或“不利于”）探究得出结论。参考答案：（1）速度不同相同（2）速度一定时，物体的质量越大动能越大（3）纸盒移动的距离转换（4）不利于（2）由甲、丙两次实验可以看出，小球的质量不同，速度相同，而纸盒被撞后滑动距离远，所以速度一定时，物体的质量越大动能越大。（3）该实验使用了转换法，即用纸盒移动的距离来替代球的动能大小。（4）实验中如果桌面过于光滑，摩擦力小纸盒运动很长距离才会停下，如果桌面理想光滑，则纸盒做匀速直线运动，所以是不利于实验进行的。1．关于能的概念，下列说法中错误的是A．一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多B．动能、势能及机械能的单位都是焦耳C．用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能D．甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多2．现在城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的A．弹性势能 B．阻力C．体积 D．重力势能3．汽车在高速公路行驶，被限制最大行驶速度，用物理学的思维来解读，其目的是A．限制摩擦力 B．限制惯性C．限制势能 D．限制动能4．甲、乙两辆客车，在同一条平直的公路上匀速行驶，甲车的速度为72km/h，乙车的速度为20m/s，则它们的动能大小关系为A．甲车大 B．乙车大C．一样大 D．条件不足，无法确定5．篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示，从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能A．一直增大 B．一直减小C．先减小后增大 D．先增大后减小6．甲、乙两个相同的篮球，表面是湿的，从不高度自由落至同一地面上留下的印迹如图所示。则刚下落时篮球的重力势能较大的是A．甲 B．乙C．一样大 D．无法比较7．飞鸟如果撞到静止飞机的前窗玻璃上，不会给飞机造成太大的伤害，但如果飞鸟撞上高速飞行的飞机，常常会撞破坚固的玻璃窗，甚至造成驾驶员的伤亡事故，对这一现象的解释，下列说法正确的是A．飞机静止时动能为零，高速飞行时的动能很大B．鸟在地面飞行时，重力势能很小，在高空飞行时，重力势能很大C．鸟在地面飞行时，动能很小，在高空飞行时，动能很大D．对于高速飞行的飞机来说，鸟飞行的速度很大，因此相对于飞机的动能也大8．骑自行车上坡前往往要加紧蹬几下，这样做是为了A．增大车的惯性B．增大车的冲力C．增大车的动能D．增大车的势能9．如图所示，将木块放在压缩了的弹簧旁，释放弹簧，木块沿水平地面向右运动，离开弹簧后，木块运动一段距离后停下来，下列说法中不正确的是A．此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系B．木块离开弹簧之前，弹簧的弹性势能一直在减小C．木块离开弹簧之后，木块的动能逐渐减少D．木块运动时，木块所受的重力对木块做了功10．小明用图示装置“探究重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是A．实验研究对象是三脚小桌B．让同一木块从不同的高度由静止下落C．让质量不同的木块从不同的高度由静止下落D．用三脚小桌下陷的深度来表示木块重力势能的大小11．物体能够____________，这个物体就具有能量。能的单位是____________。一个物体____________多，表示这个物体的能量越大。一个物体的机械能是指它的____________。12．人们常常利用物体具有的各种形式的能。如手表里拧紧的发条具有____________能，可以带动小齿轮和指针转动；打桩机举高的锤具有____________能，可以完成打桩工作。13．篮球是中考体育测试的项目之一，如图所示，篮球被投出后球在上升过程中动能____________，惯性____________（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。碰到篮板后篮球会弹回说明力可以改变物体____________。14．如图所示是撑杆跳高运动员在比赛时翻越横杆的情景。运动员起跳时，笔直的撑杆变得弯曲，此过程中撑杆的____________势能变大，这同时说明了力可以改变物体的____________。15．沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想：猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关；猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关；猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图甲、乙所示。为验证猜想，他首先让质量分别为m、2m的小球A、B从距花泥表面高H处由静止下落，测得A、B小球陷入花泥的深度为h1和h2，如图甲所示；然后让质量为m的小球C从距花泥表面高3H处由静止下落，质量为m的小球D从距花泥表面高3H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。测得C、D小球陷入花泥的深度均为h3，且h1<h2<h3。请你完成下列内容：（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过________________________来反映的；（2）分析图甲所示的实验现象，可得出结论：当物体的____________、____________相同时，____________越大，重力势能越大；（3）分析图乙所示的实验现象，发现两球运动的路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物体的重力势能与物体运动的路径____________（选填“有关”或“无关”）；（4）综合分析图甲、乙所示的实验现象，还可得出的结论是：___________________________________。16．为探究“动能大小的影响因素”，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。（1）实验中通过比较木块____________来判断钢球动能的大小。（2）在图甲和图丙中，用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的____________相同；（3）比较甲、乙两图，得到的结论是________________________。17．如图所示，小球由静止开始沿光滑的斜面下滑，经过A、C两位置时具有相同的A．速度 B．重力势能C．动能 D．机械能18．如图所示是小明在运动会上推铅球的场景，从铅球离手在空中运动到最后落到地面的过程中，动能Ek随时间t的变化关系是A．B．C．D．19．如图所示装置叫作滚摆．捻动滚摆的轴缠绕细线使它升高后由静止释放，观察滚摆的运动情况（不计任何阻力和摩擦）。对于滚摆的运动，下列说法中正确的是A．在滚摆下降的过程中，动能减小，机械能增加B．在滚摆下降的过程中，动能增加，机械能不变C．在滚摆上升的过程中，重力势能减小，机械能减小D．在滚摆上升的过程中，重力势能增加，机械能增加20．在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上由静止释放，下滑后撞击斜面底部的纸盒。（1）本实验研究的是____________的动能大小。（2）比较图甲和图乙，可初步得出实验结论为____________________________________。（3）若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加一个器材是____________。（4）若利用如图所示器材还准备探究“阻力对物体运动的影响”。为完成探究任务，某同学还选用了毛巾和棉布进行实验，其目的是____________________________________。21．（2017·桂林卷）下列物体重力势能发生变化的是A．水平拉长的弹簧B．正在下落的篮球C．水平滑行的玩具车D．静止在桌面上的课本22．（2017·贺州卷）如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A点静止释放运动到C点的过程中，小球的动能和重力势能的变化情况是A．A到B小球的重力势能不变B．A到B小球的动能减少C．B到C小球的重力势能增大D．B到C小球的动能不变23．（2017·崇左卷）如图所示，是我国首架自行研制的C919大飞机在加速升空的过程，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是A．动能增大，重力势能减小B．动能减小，重力势能增大C．动能增大，重力势能增大D．动能减小，重力势能减小24．（2017·徐州卷）如图所示，快递公司尝试用无人机运送包裹，在带着包裹匀速飞行过程中，无人机受到的升力的施力物体是_____，包裹的动能_____(填“变大”“变小”或“不变”)，以无人机为参照物，包裹是_____(填“运动”或“静止)的。1．C【解析】A、功是能量转化的量度，一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多，说法正确，不符合题意；B、动能、势能及机械能的单位都是焦耳，说法正确，不符合题意；C、用线悬挂着的静止的小球没有做功，但它具有重力势能，小球有能量，说法错误，符合题意；D、物体的动能由物体的质量与速度共同决定，甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多，说法正确，不符合题意。故选C。2．D【解析】由题意可知，高空抛物现象之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。因此高空抛物会造成很大的危害。故选D。3．D【解析】车的速度越大，动能就越大，由于惯性，在刹车时越不容易停下来，为了防止交通事故，所以要限制汽车行驶的最大速度。故选D。4．D【解析】物体的动能与质量和速度有关，虽然能比较两车的速度大小，但两车的质量关系不知道，所以无法比较动能的大小。故选D。5．D【解析】从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力不变，高度先增大后减小，则其重力势能先增大后减小，故D正确。故选D。7．D【解析】A、飞机高速飞行时的动能是很大，但题目主要是考虑飞鸟给飞机带来的伤害，故A错误；B、鸟在地面飞行时，重力势能很小，在高空飞行时，重力势能很大，鸟的重力势能对飞机没有影响，故B错误；C、动能不受高度影响，飞鸟在高空飞行时，动能很大是错误说法，故C错误；D、对于高速飞行的飞机来说，鸟的速度很大，因此相对于飞机的动能也大，相对于飞机动能大就能造出严重伤亡事故，故D正确。故选D。8．C【解析】骑自行车上坡前，往往要用力加紧蹬几下，这样车的动能就会增加，上坡时就会有更多的动能转化为重力势能，这样自行车就会爬得更高。故选C。9．D【解析】A、弹簧弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现，故此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系，故A正确；B、木块离开弹簧之前，弹簧恢复原长，故弹簧的弹性势能一直在减小，故B正确；C、木块离开弹簧之后，木块克服摩擦做功，木块的动能逐渐减少，故C正确；D、木块运动时，木块所受的重力向下，运动方向水平向前，故重力未做功，故D错误。故选D。11．对外做功焦耳能够做的功越动能与势能的总和【解析】由能量的定义可知，一个物体能做功，我们就说它具有能量，简称能；能的单位是焦耳，简称焦；一个物体能做的功越多，表示这个物体的能量越大。动能与势能统称机械能。12．弹性势重力势【解析】机械手表里拧紧的发条由于发生了弹性形变，所以具有弹性势能；打桩机举高的锤，由于具有高度，所以具有重力势能；当锤下落时，将重力势能转化为动能对外做功完成打桩工作。13．变小不变运动状态【解析】篮球被投出后在上升过程中，篮球的质量不变，速度减小，篮球的动能减少，其高度增加，重力势能增大；在此过程中篮球的质量不变，故惯性不变；碰到篮板后被弹回，是因为篮板作用在篮球上的力改变篮球的运动状态。14．弹性形状【解析】运动员起跳时，笔直的撑杆变得弯曲，撑杆的弹性形变程度增大，所以撑杆的弹性势能变大。同时，这一过程还说明了力可以改变物体的形状。15．（1）小球陷入花泥中的深度（2）高度运动路径质量（3）无关（4）当物体的运动路径、质量都相同时，所在的高度越高，重力势能越大【解析】（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥中的深度来反映；（2）图甲中，比较A、B两球，下落高度和运动路径都相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入花泥深度更大，由此可得出结论：当物体的高度、运动路径相同时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）图乙中，比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球陷入花泥深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。（4）甲乙两图中，AC两球的质量和运动路径相同，高度不同，高度越高，陷入花泥深度越深，故结论为：当物体的运动路径、质量都相同时，所在的高度越高，重力势能越大。16．（1）被推动的距离（2）速度（3）质量相同时，速度越大，动能越大【解析】（1）球对木块做功的多少反映球的动能的多少，而做功的多少可由木块被推动距离的长短来确定。（2）球从同一高度滚下，是为了使球滚到水平面上时的速度相同。（3）在甲、乙的两个实验中，控制了质量相同，速度不同，甲图中球速度较大，木块被球撞击后移动的距离较长，所得到的结论是：物体的质量相同时，速度越大，动能越大。17．D【解析】小球由静止开始沿光滑的斜面下滑时，重力势能减小（因高度降低），动能增加（因速度增大）；重力势能不断转化为动能，因斜面是光滑的，在势能转化为动能时，没有能量的损失，即机械能不变，故B点和C点的机械能相同．故D正确。C点的速度大于B点，故A错误；C点的重力势能小于B