初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第3节 动能和势能课时训练

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第十一章 功和机械能
专题23. 动能和势能

1. 物理观念：了解能量的概念。知道动能和势能的定义。知道影响动能和势能大小的因素。
2. 科学思维：会运用转换法和控制变量法探究问题
3. 科学探究：通过探究动能大小与哪些因素有关的实验，学习观察和数据分析，培养学生的科学探究能力，加深对动能和势能概念的理解。
4. 科学态度与责任：通过学习影响动能和势能的因素，提高安全意识，对交通运输、航天飞机等安全问题提出有价值的建议。

知识点1. 能量
（1）一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量。
（2）理解：① 能量表示物体做功本领大小的物理量；能量的大小可以用能够做功的多少来量度，一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大。
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”，是说它具有做功的本领。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。
知识点2.动能与势能
1. 动能
（1）定义：物体由于运动而具有的能。一切运动的物体都具有动能。
（2）物体动能的大小跟速度和质量有关。质量相同的物体，速度越大，它的动能越大。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
2. 势能
（1）重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能。
（2）重力势能大小与质量和高度有关。在质量一定时，高度越高，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。
（3）弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能量。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
（4）弹性势能的大小与物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
知识点3.探究物体的动能跟哪些因素有关
① 研究对象：小钢球
② 研究方法：控制变量法。
如何判断钢球的动能大小：看木块在水平面移动距离的远近（ 转换法 ）。
③ 研究过程
如何控制速度不变：不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，使到达斜面底端时速度大小相同。如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。
④ 分析归纳：
保持钢球质量不变时结论：质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；
保持钢球速度不变时结论：运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。
⑤得出结论：
物体动能与质量和速度有关；速度越大，质量越大，动能也越大。
探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中哪个环节运用的转换法存在模糊认识
（1）不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，推动木块，用木块在水平面移动距离的远近，判断钢球的动能大小，这个环节就是用到了转换法 。
（2）相同钢球从同一斜面的不同一高度由静止滚下，推动木块，用木块在水平面移动距离的远近，判断钢球的动能大小，这个环节就是用到了转换法 。
注意：这里的（1）不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，用到了控制变量法，通过控制高度一定，使质量不同的钢球到达斜面低端速度一定，判断动能与质量的关系；（2）相同钢球从同一斜面的不同一高度由静止滚下，也用到了控制变量法，通过控制质量一定，高度不同，使质量相同的钢球到达斜面低端速度不同，判断动能与速度的关系。

能量考查角度1. 对能量的认识
1.物体对外做功
（1）生活中的现象：
①风吹着帆船前进：风吹着帆船前进，风对帆船做功。
②重锤夯实地基：重锤拉高后落下夯实地基，重锤对地基做功。
③形变的跳板弹起运动员：跳板受力发生形变弹起运动员，跳板对运动员做功。
（2）归纳：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
2.能量
（1）单位：焦耳，符号J。
（2）功和能
①功是一个过程量，能量是一个状态量。功是描述一个力对物体作用过程中所取得成效的物理量,它是相对于一个过程而言的;能量是指一个物体具有能够对外做功的本领。
②具有能量的物体不一定在做功,但正在做功的物体一定具有能量。例如,被拉高的重锤,在空中静止时，它具有能量，但没有做功，而当它下落把地基夯实，才对地基做功。
③一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。
【例题1】关于能的概念，下列说法中正确的是（ ）
A．一个物体能够做功，就说这个物体具有能
B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多
C．一个物体做了功，说明这个物体具有能
D．用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能
【答案】A
【解析】A．由能量的概念可知，一个物体能够做功，就说明这个物体具有能量，简称能，故A正确；
B． 物体能量我可以做更多的功，但一个物体已做的功越多，不能说明这个物体具有的能越多，故B错误；
C．一个物体做了功，说明原来具有能量，但做功后不一定还具有能，故C错误；
D．一用线悬挂着的小球，没有做功，但它有一定的高度，所以具有重力势能，故D错误。故选A。
考查角度2. 判定动能和势能的大小
1.动能定义：物体由于运动而具有的能叫动能。如运动的足球撑起球网；利用运动的海水做冲浪运动；利用运动的空气带动发动机转动。一切运动的物体都具有动能。
2.动能大小的决定因素
物体的动能是由物体的质量和速度共同决定的。质量相同的物体，速度越大,动能越大;速度相同的物体,质量越大,动能越大。
3.重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫作重力势能。
4.重力势能大小的决定因素
物体的重力势能是由物体的质量和所处高度共同决定的。质量相同的物体，高度越大,重力势能越大;高度相同的物体,质量越大,重力势能越大。
5. 弹性势能定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
6. 弹性势能影响因素：弹性物体的弹性越强，弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
【例题2】东南海域水质改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（ ）

A. 海豚跃出海面减速上升过程，动能不变
B. 海豚跃起到最高点时，重力势能最大
C. 海豚从高处落回海面过程，重力势能不变
D. 海豚在海面下加速下潜过程，动能变小
【答案】B
【解析】A．海豚跃出海面减速上升过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故A错误；
B．海豚跃起到最高点时，质量不变，高度最大，重力势能最大，故B正确；
C．海豚从高处落回海面过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故C错误；
D．海豚在海面下加速下潜过程中，质量不变，速度变小，动能变小，故D错误。
故选B。
考查角度3. 探究影响动能、重力势能大小的因素
1. 探究影响动能大小的因素实验反映出的物理问题
1.实验研究：研究对象小钢球。 方法有控制变量法；转换法。
如何判断动能大小：看木块被小钢球推动的距离多少。
使质量不同的钢球从同一高度静止释放的目的：使小球到达水平面时的初速度相同；
如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；
2.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；
3.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。
4.斜面的作用：是物体具有速度并改变物体速度的大小。
5.水平面的作用：是物体在竖直方向上受力平衡，在水平方向只受摩擦力。
6.能量转化：在斜面上机械能转化过程：重力势能转化成动能 ， 在水平面上能力转化过程：动能转化为内能。
7.木块最终停下来的原因：在水平面受到摩擦力。
8.实验推理与假设：当水平面绝对光滑，小球将做匀速直线匀速，不能达到探究目的。
9.超载、超速问题判断：超速时，质量不变，速度越大，动能越大；超载时，速度不变，质量越大，动能越大。
10.用小球做实验有不足之处是：不能保证小球在水平面上沿直线运动。
2.探究重力势能的大小跟哪些因素有关实验样例
【猜想与假设】重力势能的大小可能跟物体的质量和高度有关。
【实验设计】让高处的重物下落,将小木桩打入沙中，比较小木桩陷入的深度。应用控制变量法确定要探究的量;应用转换法,通过小木桩陷人的深度来反映重力势能的大小。
【实验过程及分析】
（1）探究物体重力势能与物体所处高度的关系（控制物体质量不变）
操作与现象
让同一个重物从不同的高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩（如图中A、C）。从较高处下落的重物将小木桩撞入沙中深些。
分析与归纳：质量相同时，物体被举得越高，其重力势能越大；被举得越低，其重力势能越小。
(2)探究物体重力势能与物体质量的关系（控制物体所处高度不变）
用质量不同的重物，分别从同一高度处由静止落下，撞击相同的两个小木桩（如上图中A、B）。质量大的重物将小木桩撞人沙中深些。
分析与归纳：被举高的高度相同时，物体的质量越大，其重力势能越大；质量越小，其重力势能越小。
【实验结论】物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大
【例题3】在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，如图甲、乙、丙所示，将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下（mA=mB＜mC，h1=h3＞h2），水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题：
（1）该实验探究的是 ______（填“木块”或“钢球”）的动能。
（2）实验通过观察木块被钢球撞出______的长短，来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫______。
（3）比较______两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与速度有关。
（4）比较______两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度______（填“相等”或“不相等”）。
（5）由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，______（填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是80km/h。
【答案】（1）钢球 （2）距离 转换法（3）甲、乙 （4）甲、丙 相等 （5）大客车
【解析】（1）该实验研究的主体是钢球，研究的是钢球动能的大小与速度和质量的关系。
（2）该实验中钢球动能的大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，被撞的越近，说明钢球的动能越小，这里采用了转换法的思想。
（3）为了研究物体动能与物体速度的关系，应多次让同一钢球从斜面不同高度上静止滚下，控制钢球的质量相同，改变钢球的速度，故选甲、乙两图；质量相同，速度越大，钢球推动木块移动的距离越大，动能越大。
（4）为了研究物体动能与物体质量的关系，应多次让不同钢球从斜面相同高度上静止滚下，控制钢球到达水平面时的速度相同，改变钢球的速度，故选甲、丙两图；速度相同，质量越大，钢球推动木块移动的距离越大，动能越大。
（5）因速度相同时，质量越大，动能越大，克服摩擦力做功的越多，越不容易刹车，因大客车的质量更大，故限制的速度要越小，大客车的限速应该是80km/h。
【例题4】小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
【答案】桌腿进入沙子的深度 ①④⑤ 质量相同的物体，高度越大，重力势能越大
【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；
（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；
故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。
（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。

1．下列物体具有动能的是（ ）
A．悬挂在天花板上的吊灯B．静止在山顶上的大石头
C．飞行的飞机D．拉开的弹弓
【答案】C
【解析】A．悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态，不具有动能，故A不符合题意；
B．静止在山顶上的大石头处于静止状态，不具有动能，故B不符合题意；
C．飞行的飞机处于运动状态，具有动能，故C符合题意；
D．拉开的弹弓具有弹性势能，不具有动能，故D不符合题意。
故选C。
2．运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，拉开的弓具有①，射出的箭具有②，箭在空中向上飞行的过程中，箭的③增大。以下说法正确的是（ ）
A．①弹性势能 ②动能和重力势能 ③重力势能
B．①重力势能 ②动能 ③弹性势能
C．①弹性势能 ②动能 ③动能
D．①动能 ②弹性势能 ③重力势能
【答案】A
【解析】拉开的弓发生了弹性形变，所以具有弹性势能；射出的箭具有速度，所以具有动能，由于箭在空中运动具有高度，所以还有重力势能；箭在空中向上飞行的过程中，高度增大，所以重力势能增大,故A正确，BCD错误。故选A。
3．直升机在匀速下降过程中，能量变化情况是（ ）
A．势能减少，动能增加
B．势能减少，动能不变
C．势能不变，动能减少
D．势能不变，动能不变
【答案】B
【解析】直升机在空中匀速下降的过程中，质量不变，直升机的高度越来越小，则重力势能越来越小；直升机在空中匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变。故选B。
4．如图是军军玩弹弓的情景。经验表明，在一定范围内，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，橡皮筋对“子弹”做的功越 ，橡皮筋具有的弹性势能越 ，说明橡皮筋的弹性势能与 有关。
【答案】 多 大 弹性形变的程度
【解析】在一定范围内，橡皮筋拉得越长，橡皮筋的弹性形变量越大，具有的弹性势能越大，将同样的“子弹”射得越远，橡皮筋对“子弹”做的功越多。
5．如图所示，是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫块，楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，没有发生撞击时弹簧盒弹簧1和弹簧2均处于压缩状态。车厢相互撞击时，在F1与F2的力的作用下，弹簧1在原状态下被 （选填“压缩”、“拉伸”或“不变”），弹簧2弹性势能 （选填“增大”、“不变”或“减小”），正常使用的缓冲器内部弹簧1弹簧的形变属 （选填“弹性”或“塑性”）。

【答案】 压缩 增大 弹性
【解析】在车厢相互撞击时F1与F2力的作用下，两弹簧均被压缩，两弹簧的形变程度增大，弹性势能增大。
正常工作过程弹簧受力发生形变，当力消失后会恢复原来的形状，发生的是弹性形变。
6. 神舟十五号载人飞船返回舱的胜利回归，标志着我国航天事业进入了一个新阶段。请你结合返回舱从太空返回地球的过程，回答下列问题：
（1）这一过程中，航天员所穿的宇航服的质量是否发生变化？
（2）返回舱在下降阶段，它的重力势能发生了怎样的变化？并说明理由。
【答案】（1）质量不发生变化；（2）重力势能变小，理由见解析
【解析】（1）质量是物体的一种属性，不随位置的变化而变化，故这一过程中，航天员所穿的宇航服的质量不发生变化。
（2）返回舱在下降阶段，它的高度变小，质量保持不变，重力势能变小。
7. 在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示：

（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为______；
（2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越______，钢球的动能就越______；
（3）在水平面上，被撞出的木块由于受到______力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做直线运动。
【答案】（1）动能 （2）多 大 （3）阻
【解析】（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，质量不变，高度减小，重力势能变小；速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。
（2）钢球质量越大，将木块撞得越远，根据公式W=Fs可知，对木块做的功越多。
根据转换法可知，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大。
（3）在水平面上运动的木块，由于受到水平面阻力的作用，运动状态发生变化，最终会停下来。
8. 为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球。让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小。其中mA=mB＞mC，三次实验如下图所示：
A
C
B
A
C
B
甲
乙
丙
（1）为了探究重力势能的大小与质量的关系，他应该选择图甲和图_______进行对比实验。
（2）为了探究重力势能的大小与高度的关系，他应该选择图甲和图______进行对比实验。
（3）本次实验用到了多种研究物理问题的方法，请你任意指出其中一种方法，如：__________。
【答案】（1）丙 （2）乙 （3）控制变量
【解析】A、B两个小球质量相同，他们从不同高度下落，砸入沙坑中的深浅不同，高处的B球砸入的深。说明B球具有的重力势能大；
对于A、C两个小球，在相同高度下落，质量不同，A的质量大，通过观察可以发现A球砸入的深，说明其具有的重力势能大。
在研究问题时，我们控制一个物理量，研究另外两个物理量的关系，这是控制变量法。通过小球砸入沙子深浅，研究物体重力势能的大小，这是转换法。
9. 在探究重力势能的大小与哪些因素有关的活动中，有质量关系为mA=mB＜mC的三个木块A、B、C，三个完全相同的木桩的起始位置高度相同，三个木块的释放高度如图甲所示，将桩打入沙中的情形如图乙所示，A被桩压得最浅，B、C将桩压入沙中的深度相同。
（1）实验时，木块的释放位置应在木桩的__________________，释放木块时应__________（轻轻释放/用力下压）。
（2）比较A、B两木块将桩打入沙坑的深度，可以得出的结论是：物体的______一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大。
（3）小云根据B、C两木块将桩打入沙中的深度相同，说明物体重力势能的大小与质量无关，小云的观点是_______（正确/错误），理由是__________________________。
【答案】（1）正上方 轻轻释放（2）质量（3）错误 没有控制下落的高度相同
【解析】（1）木块释放后会在重力的作用下沿竖直方向运动，为了使木块能撞击桩，所以木块应在木桩的正上方释放；在释放木块时，应轻轻释放，这样能排斥外界压力对实验的影响
（2）由图可知：A、B的质量是相同的，物块B的高度大于A的高度，B撞击木桩的深度大于A撞击木桩的深度，所以结论为：物体的质量一定时，物体的高度越大，具有的重力势能就越大
（3）由图可知：B、C的下落的高度不同，质量也不同，打击的木桩的深度相同；要探究物体重力势能的大小与质量的关系，应控制物体下落的高度相同，故结论是错误的。
10. 如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 ______无关；
（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较 ______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫 ______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与 ______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；
（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做 ______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；
（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能 ______（选填“相等”或“不相等”），该方案 ______（选填“正确”或“错误”）。
【答案】（1）质量 （2）木块移动距离 转换法 （3）速度 （4）匀速 （5）相同 错误
【解析】（1）图甲、乙中，小球A、B的质量不同，但从相同的高度同时由静止释放，它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，说明两个小球在任一时刻速度相同，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的质量无关。
（2）小球与木块碰撞，小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越大，所以通过比较木块移动的距离可以比较小球撞击木块C前的动能大小；通过木块移动的距离比较小球动能的大小，这种研究方法叫转换法。
（3）因为θ1＜θ2，所以图丙中小球比图乙中小球释放时的高度更高，小球摆动到竖直位置时的速度更大，把木块撞得更远，说明小球的动能大小与速度有关。
（4）若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受外力作用，根据牛顿第一定律可知，木块C被撞击后，它将做匀速直线运动。
（5）将同一根弹簧压缩相同的程度，弹簧具有相同的弹性势能，弹出小球，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，那么不同质量的小球获得的动能也相等；因为动能大小与质量和速度有关，不同质量的小球的动能相同，小球的速度也不同，这里有两个变量，所以该方案是错误的。

1. （2022广西玉林）如图，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（ ）
A. 动能减小，重力势能增大
B. 动能增大，重力势能减小
C.动能增大，重力势能增大
D. 动能减小，重力势能减小
【答案】C
【解析】舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。
2. （2024福建）如图是丰子恺的书画作品，生动描绘了儿童学种瓜的场景，下列说法错误的是（ ）
A. 蹲坐的儿童站起来，重力势能变小
B. 风吹枝弯，说明力可以改变物体的形状
C. 提水桶时感到桶在拉手，说明力的作用是相互的
D. 提水前行中突然减速，水溅出是由于水具有惯性
【答案】A
【解析】A．蹲坐的儿童站起来，质量不变，高度增大，所以重力势能变大，故A错误，符合题意；
B．风吹枝弯，这说明力的作用效果是可以改变物体的形状，故B正确，不符合题意；
C．提水桶时感到桶在拉手，说明物体之间力的作用是相互的，故C正确，不符合题意；
D．提水前行中突然减速，水由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动，所以水会向前溅出，故D正确，不符合题意。
故选A。
3. （2024黑龙江大庆）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
【答案】C
【解析】飞船加速上升的过程中，质量不变，高度升高，速度增大，故重力势能和动能均增加，所以ABD错误，C正确。故选C。
4. （2022山东济南）爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到图所示的限速标志，想起了学过的“动能”的知识，也产生了一系列有关的问题。其中最有探究价值且易于探究的是（ ）
A. 物体的动能与物体的形状是否有关？
B. 物体的动能与它的速度有什么关系？
C. 物体的动能与它的质量和速度有什么关系？
D. 物体的动能与哪些因素有关？
【答案】C
【解析】ABC．由图可知，三种汽车的质量不同，限制的速度不同，从质量和速度两个方面进行探究动能，动能的大小与物体的形状无关，最有探究价值且易于探究的是物体的动能与它的质量和速度有什么关系，故C符合题意，AB不符合题意；
D．“物体的动能与哪些因素有关？”这问题不具体，范围较广，故D不符合题意。故选C。
5.（2020无锡）用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______，比较、可知：物体重力势能的大小与物体的______有关；比较______可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。
【答案】 多 高度 a、c
【解析】物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法。
由、两图可知，物体的质量，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关。
比较、两图可知，物体的质量，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。
6. （2023辽宁抚顺）如图是国产防火救灾无人机TB001携灭火弹起飞的情景。请回答：

（1）无人机的机翼形状上凸下平，使飞机获得升力，其原理是什么？
（2）执行投放灭火弹任务时，保持匀速飞行的无人机投弹前后的动能怎样变化？为什么？
【答案】见解析
【解析】（1）机翼的形状上凸下平，机翼上方空气流速大压强小，机翼下方空气流速小压强大，故产生向上的压强差，因而产生向上的压力差，即飞机的升力。
（2）无人机的动能变小；动能由质量和速度决定，因为无人机的速度不变，但投弹后质量减小，所以动能变小。
7．（2020甘肃兰州）为了模拟研究超载和超速带来的安全隐患，小霞同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球从同一装置高度分别为hA、hB、hC的位置由静止滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB），推动小木块运动一段距离后停止，根据生活经验和所学的物理探究方法，回答：
（1）在甲、丙两图所示的实验中，A、C两球刚滚到水平面时的速度 （选填“相等”或“不相等”）。
（2）用来研究超速带来的安全隐患时，小霞应选择 两图所示的实验进行比较。
（3）后来小霞分别用B球和C球将弹性相同的弹簧压缩到相同程度后再放手，如图丁所示，则两球离开弹簧时的速度 （选填“相等”或“不相等”）。
【答案】（1）相等；（2）甲、乙；（3）不相等。
【解析】（1）小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等；
（2）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大。选择质量相等到达水平面速度不同的A、B小球，即采用甲、乙两图实验。
（3）用B球和C球将弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，两小球的质量不同，所以速度不同。
8．在探究物体的重力势能与其质量是否有关时，实验台上有大小相同、质量不同的实心铁块和实心木块各一个，小桌、装有细沙的玻璃容器、记号笔各一个，小敏利用上述器材，设计了自己的实验方案，如图甲、乙所示：
（1）本实验方案中通过 反映物体重力势能的大小，这是物理实验中常用到的“转换法”，即物理量
不能直接测量时，把它们转换成其他可测量的物理量，从而进行研究比较。下列实验中也利用了转换法的是 （填字母）；
A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱
B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度
C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变
（2）小敏所画的实验设计方案存在的问题是 ；
（3）铁块在下落过程中减少的重力势能主要转化为 ；
（4）本实验可得出的结论是：当高度相同时， ，物体的重力势能越大。
【答案】（1） 小桌陷入细沙中的深度 A（2） 物体下落的高度不同 （3） 动能（4） 质量越大
【详解】（1）实验中用到了转换法，把无法测量的物体重力势能的大小转换为可以测量的小桌陷入细沙中的深度。
A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱，运用了转换法，故A符合题意；
B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度，运用了积累法，积少成多取平均值，故B不符合题意；
C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变，运用了控制变量法，故C不符合题意。
故选A。
（2）小敏所画的实验设计方案中，研究重力势能与质量的关系时，没有控制物体下落的高度相同。
（3）铁块在下落过程中，高度降低，速度增大，所以减少的重力势能主要转化为动能。
（4）当物体下落的高度相同，物体质量不同时，可得出的结论是：当高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。
9．阅读短文
小明想研究物体从高空抛下落地速度，则查阅资料：动能的大小和速度与质量有关，翻阅资料后得到动能大小与速度质量公式为，重力势能大小与质量与高度有关，重力势能与质量高度的公式为，机械能是动能与势能之和，在机械能守恒时，弹性势能不变的情况下，动能和重力势能的总和不变.例如一个质量为m小球在h的高度落下，落到地面上（忽略空气阻力），它的重力势能全部转化为动能，所以落地时就有，得落地时速度为：，所以高度越高落地时候的速度就越大.
（1）小球的质量为2kg，速度为2m/s，求小车的动能 .
（2）小球落地时候的速度与质量有没有关系： （选填“有”/“没有”）
（3） 如图一个质量为m的小球在轨道上运动，从如图所示位置释放，此时距离地面高度为h,圆形轨道半径为r，若物体从释放可以运动到圆形轨道的最高点A点时，此过由于摩擦机械能损耗为W，请用以上条件来表示小球到达圆形轨道最高点A点的速度 .
（4）高空抛物是城市上空的痛，请为杜绝高空抛物写一句标语： .
【答案】（1） 4 （2）没有（3） （4） 详见解析
【解析】(1)由动能大小与速度质量公式，可知
(2)由题中材料可知，速度的大小和质量没有关系，只与g值和高度h有关；
(3)从高度为h的位置下落，然后到达2r的高度，这过程重力势能的减少量为mg（h-2r），由于摩擦机械能损耗为W，到达A点时的动能为，满足关系式
，
变换可得A点的速度为
(4)严禁高空抛物．
实验
序号
铁块质量
m/g
铁块距桌面高度
H/cm
桌腿进入沙子
的深度h/cm
①
20
20
1.9
②
20
30
2.9
③
20
40
3.8
④
30
20
2.9
⑤
40
20
4.1