11.3動能和勢能（原卷版）

11.3動能和勢能（原卷版）考點(diǎn)直擊考點(diǎn)直擊典例分析＋變式訓(xùn)練典例分析＋變式訓(xùn)練考點(diǎn)1動能和勢能的概念及大小比較動能：

（1）概念：物體由于運(yùn)動而具有的能，叫做動能。一切物體都具有動能。

（2）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。

（3）單位：焦耳（J）。

勢能：彈性勢能和重力勢能統(tǒng)稱為勢能。

（1）重力勢能

①概念：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能。

②影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢能就越大。

③單位：焦耳（J），重為1N的物體（質(zhì)量約為0.1kg），被舉高1m時所獲得的能量，就是1J。

（2）彈性勢能

①概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢能。

②影響彈性勢能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能就越大。③單位：焦耳（J）?！镜淅?】（2021春?八步區(qū)期末）下列情況中，物體既具有動能又具有重力勢能的是（）A．海面上航行的輪船 B．空中飛行的子彈 C．吊在天花板上的電燈 D．拉長的橡皮筋【典例2】（2020?麗水模擬）如圖甲，木塊在恒定不變的拉力F的作用下沿斜面做勻速直線運(yùn)動，隨時間變化規(guī)律如圖乙所示的科學(xué)量是（）A．動能 B．距離 C．重力勢能 D．拉力做的功【典例3】（2019春?海倫市校級月考）寫出下列物體具有什么形式的機(jī)械能：（1）高山上的一塊石塊；（2）空中飛行的籃球；（3）被擰緊的手表發(fā)條；（4）水平公路上行駛的汽車?！咀兪接?xùn)練1】（2020秋?秀峰區(qū)校級月考）如圖所示，人走在靜止的疊石下方，會有一種“害怕”的感覺，原因是疊石具有較大的（）A．重力勢能 B．內(nèi)能 C．動能 D．彈性勢能【變式訓(xùn)練2】（2020秋?蘭州期末）關(guān)于物體的動能，下列說法中正確的是（）A．質(zhì)量大的物體動能一定大 B．速度大的物體動能一定大 C．質(zhì)量相等的物體，舉得越高的動能越大 D．質(zhì)量相等的物體，速度大的動能大【變式訓(xùn)練3】（2021春?丹陽市期中）如圖所示，某人用12N的力沿水平方向向右拉一根輕質(zhì)彈簧，手受到的拉力的施力物體是；此時，彈簧具有的能量是；用力將一塊橡皮泥壓變形，此時橡皮泥這種能量（選填“具有”或“不具有”）?？键c(diǎn)2動能和勢能的大小變化（1）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大；（2）影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢能就越大；（3）影響彈性勢能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能就越大?！镜淅?】（2021春?廣安期末）2020年11月，我國用“長征五號”遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射“嫦娥五號”。如圖所示為“嫦娥五號”繞月球做橢圓軌跡飛行的示意圖，此時在大氣層外運(yùn)行，不受空氣阻力。下列說法正確的是（）A．“嫦娥五號”從遠(yuǎn)月點(diǎn)運(yùn)行到近月點(diǎn)，勢能減小，動能增大 B．“嫦娥五號”從遠(yuǎn)月點(diǎn)運(yùn)行到近月點(diǎn)，勢能增大，動能減小 C．“嫦娥五號”從近月點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)月點(diǎn)，勢能增大，動能增大 D．“嫦娥五號”從近月點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)月點(diǎn)，動能減小，機(jī)械能不守恒【典例5】（2021?東臺一模）蕩秋千的人從最高點(diǎn)向最低點(diǎn)擺動過程中速度變大，則他的（）A．重力勢能增加，動能不變 B．重力勢能減小，動能增加 C．重力勢能減小，動能減少 D．重力勢能不變，動能增加【典例7】（2020秋?安康期末）如圖所示，小偉玩蹦蹦桿的情景，蹦蹦桿由地面彈起，在空中升高的過程中：小偉的重力勢能，小偉的動能；在下落后，從桿尖觸地到彈簧壓縮至最短，彈性勢能（均選填“增大”、“減小”或“不變”）?！咀兪接?xùn)練1】（2021春?費(fèi)縣期末）2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心準(zhǔn)時點(diǎn)火發(fā)射，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空。這是我國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來的第19次飛行任務(wù)，也是空間站階段的首次載人飛行任務(wù)。在運(yùn)載火箭加速升空的過程中，下列關(guān)于三位宇航員動能和勢能變化的說法正確的是（）A．動能增大，勢能增大 B．動能增大，勢能減小 C．動能不變，勢能增大 D．動能減小，勢能增大【變式訓(xùn)練2】（2021春?宣化區(qū)期末）豎直向上扔出的乒乓球，在上升到最高點(diǎn)的過程中，以下說法中正確的是（）A．動能增大，重力勢能增大 B．動能減小，重力勢能減小 C．動能減小，重力勢能增大 D．動能增大，重力勢能減小【變式訓(xùn)練3】（2021?鄂溫克族自治旗一模）甲站在0.5m/s勻速上行的自動扶梯上，乙站在0.7m/s勻速下行的自動扶梯上。甲、乙兩人質(zhì)量相等，甲上行中動能（增加/不變/減少）。某時刻他們的位置如圖所示，該時刻甲的機(jī)械能乙的機(jī)械能（大于/等于/小于）?！咀兪接?xùn)練4】（2020春?安徽期末）小球從某一高度下落后，反復(fù)彈起，高度越來越低，如圖所示，A、B、C、D在同一水平高度，則小球在A點(diǎn)時的重力勢能D點(diǎn)時重力勢能；在B點(diǎn)時的動能C點(diǎn)時動能。（均選填“大于”、“等于”或“小于”）考點(diǎn)3動能和勢能的影響因素及應(yīng)用動能和勢能的影響因素：（1）動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運(yùn)動的速度大??；當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運(yùn)動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越小，具有相同運(yùn)動速度的物體，質(zhì)量越大動能越大，質(zhì)量越小動能越??；（2）重力勢能的大小與兩個因素有關(guān)：一個是物體的質(zhì)量，另一個是物體距零勢能面的高度。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體距零勢能面的高度越大，其重力勢能越大，物體距零勢能面的高度越小，其重力勢能越??；當(dāng)物體距零勢能面的高度一定時，物體質(zhì)量越大其重力勢能越大，物體質(zhì)量越小其重力勢能越小，物體的質(zhì)量越大，舉得越高，其重力勢能就越大；（3）彈性勢能的大小與兩個因素有關(guān)：一個是彈簧本身的性質(zhì)，另一個是彈性形變的大小。當(dāng)彈簧本身的性質(zhì)相同時，形變越大，它具有的彈性勢能就越大，形變越小，具有的彈性勢能就越??；當(dāng)彈簧形變相同時，性質(zhì)不同的彈簧彈性勢能不同。動能和勢能的影響應(yīng)用：（1）水輪發(fā)電機(jī)，將水下落的重力勢能轉(zhuǎn)化成輪子的動能，從而帶動線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過導(dǎo)線傳出去，完成發(fā)電；

（2）撐桿跳，將助跑時的動能裝化成重力勢能，使人升高；

（3）秋千，是動能和重力勢能互相轉(zhuǎn)化的結(jié)果?！镜淅?】（2019秋?禮泉縣期中）體積相同的實(shí)心鉛球和木球，它們以相同速度向前滾動，比較木球和鉛球的動能大小，正確的是（）A．木球動能大 B．鉛球動能大 C．木球和鉛球的動能一樣大 D．無法判定【典例9】（2021春?襄州區(qū)期末）以同樣速度行駛的大卡車和小轎車，的動能大，故在同樣道路上，不同車型限速是不同的，大卡車的最大行駛速度應(yīng)比小轎車要（填“大”或“小”）【典例10】（2020?永吉縣模擬）在日常生活中，向比較硬的木頭上釘大釘子，如碰到這種情況，需要把錘子舉得高些，再向下落，這是為什么？【變式訓(xùn)練1】（2019春?路南區(qū)期末）以同樣速度行駛的載重汽車和小轎車，它們的動能相比（）A．載重汽車的動能大 B．小轎車的動能較大 C．它們的動能一樣大 D．無法比較【變式訓(xùn)練2】（2021秋?秦都區(qū)校級月考）質(zhì)量相等、半徑相同的鉛球、鐵球和鋁球，放在同一水平桌面上，它們具有的勢能是（）A．鉛球最大 B．鐵球最大 C．鋁球最大 D．一樣大【變式訓(xùn)練3】（2021?十堰模擬）汽車速度越快，出事故時破壞越嚴(yán)重，說明物體動能的大小與它的有關(guān)，一輛汽車以相同的速度運(yùn)動，重載比空載時出事故更嚴(yán)重，說明物體的動能還跟物體的有關(guān)，所以為了交通安全，不要和超載?！咀兪接?xùn)練4】（2021春?武陵源區(qū)期末）機(jī)場附近要驅(qū)逐各種鳥類。因?yàn)楫?dāng)飛機(jī)與小鳥相撞時，不但小鳥會喪命，飛機(jī)也有可能受嚴(yán)重傷害，甚至機(jī)毀人亡。這是為什么？考點(diǎn)4動能和勢能的影響因素實(shí)驗(yàn)探究探究動能的大小與哪些因素有關(guān)？

實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

①物體動能的大小與物體的運(yùn)動速度有關(guān)，物體運(yùn)動速度越大，物體的動能越大；

②物體動能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，物體的動能越大。

歸納總結(jié)：

動能的大小與物體的質(zhì)量和運(yùn)動速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它的動能越大；運(yùn)動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大探究重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)？

實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢能就越大：探究彈性勢能的大小與哪些因素有關(guān)？

實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)結(jié)論：同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能就越大：【典例11】（2021春?青海期末）如圖所示，學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在探究“物體的重力勢能的大小跟哪些因素有關(guān)”時，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)方案：三個相同的木樁插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲圖所示。取三個鐵塊從空中靜止釋放后撞擊木樁，木樁陷入沙坑，如乙圖所示。（1）在此實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過觀察來比較鐵塊重力勢能的大小。（2）若hA＝hB＞hC，mA＜mB＝mC，如圖乙所示：比較A、B情況，說明。比較B、C情況，說明。（3）實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：物體重力勢能的大小跟物體的和有關(guān)?！镜淅?2】（2021春?阿拉爾期末）物理社團(tuán)的同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)，來探究動能的大小與哪些因素有關(guān)。（1）在甲實(shí)驗(yàn)中，讓同一小球從斜面的不同高度由靜止?jié)L下，推動木塊做功，目的是探究動能的大小與（選填“速度”或“質(zhì)量”）的關(guān)系。在乙實(shí)驗(yàn)中，讓不同質(zhì)量的兩個小球從同一高度滾下的目的是讓兩個球到達(dá)水平面時，具有相同的。（2）物理研究方法有很多，本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了兩種研究方法：一是法；二是轉(zhuǎn)換法，用紙盒被推動的距離來反映出小球的大小。（3）在高速公路上，交管部門對不同的車型，進(jìn)行了不同的限速（限制其最高行駛速度）。質(zhì)量越大的車，限速越（選填“高”或“低”），主要是受到實(shí)驗(yàn)（選填“甲”或“乙”）的啟示?！咀兪接?xùn)練1】（2020秋?桂林期末）某實(shí)驗(yàn)小組在用“模擬打樁”來探究影響重力勢能大小的因素”，已知物體質(zhì)量的關(guān)系為m1＝m2＜m3，使用的器材有沙子、木樁等。實(shí)驗(yàn)時，讓物體從木樁正上方的某一高度處自由下落將木樁打入沙中，三次實(shí)驗(yàn)?zāi)緲哆M(jìn)入沙中的深度如圖所示：（1）本實(shí)驗(yàn)是通過來反映物體重力勢能大小的。（2）為了探究物體重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)選擇兩圖實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。（3）實(shí)驗(yàn)中為了探究重力勢能大小與高度的關(guān)系，應(yīng)讓質(zhì)量相同的物體，從（選填“相同高度”或“不同高度”）由靜止自由放下。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：當(dāng)質(zhì)量一定時，物體所處的高度越大，重力勢能越。（4）對比a、b、c三次實(shí)驗(yàn)，具有的重力勢能最大的是圖（選填“a”、“b”或“c”）中的物體?！咀兪接?xùn)練2】（2021?平泉市一模）某物理實(shí)驗(yàn)小組探究物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)。用質(zhì)量不同的兩個小鋼球m和M（M的質(zhì)量大于m），分別從不同的高度h和H（H＞h）靜止開始滾下，觀察木塊B被撞擊后移動的距離，實(shí)驗(yàn)過程中如圖甲、乙、丙所示。（1）若水平面絕對光滑，本實(shí)驗(yàn)（選填“能”或“不能”）達(dá)到探究目的。（2）由甲、乙兩圖可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的動能大小與有關(guān)。（3）小華同學(xué)根據(jù)甲、丙兩圖得出結(jié)論：物體動能的大小與質(zhì)量有關(guān)，她的看法是否正確？（選填“正確”或“錯誤”），理由是?！就卣埂啃∶鲗?shí)驗(yàn)進(jìn)行了改裝：用形狀相同的塑料球和鐵球（鐵球質(zhì)量大）將彈簧壓縮到相同程度后放手，如圖丁所示；兩球離開彈簧時的速度（選填“相同”或“不相同”），紙盒被推開的距離（選填“相同”或“不相同”）。課堂鞏固訓(xùn)練課堂鞏固訓(xùn)練一、選擇題。1．（2021?泰州二模）如圖所示，將一木塊放在彈簧上，用手壓木塊，彈簧被壓縮。松開手，木塊豎直向上飛起直到最高點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．手壓木塊時，手對木塊的壓力與彈簧對木塊的支持力是一對平衡力 B．彈簧恢復(fù)原狀過程中，彈性勢能不變 C．木塊在沒有離開彈簧前，所受彈力方向豎直向上 D．木塊到達(dá)最高點(diǎn)時，木塊處于平衡狀態(tài)2．（2020秋?通山縣期末）2020年春，為了控制新型冠狀病毒肺炎疫情，全國很多地方實(shí)行封閉管理，并使用無人機(jī)進(jìn)行安全巡查。如圖所示，在無人機(jī)勻速上升過程中，對其分析正確的是（）A．質(zhì)量增大B．動能增大C．重力勢能增大D．彈性勢能減小3．（2019秋?朝陽區(qū)校級月考）質(zhì)量相同的物體甲和乙從同一高度處分別沿光滑斜面和粗糙斜面下滑到地面，物體的重力勢能減少的情況是（）A．甲物體減少的多 B．乙物體減少的多 C．兩物體減少的一樣多 D．無法確定4．（2021春?永定區(qū)期末）2020年5月26日，十三屆全國人大三次會議通過了《第十三屆全國人民代表大會憲法和法律委員會關(guān)于＜中華人民共和國民法典（草案）＞審議結(jié)果的報告》，高空拋物或者墜物行為責(zé)任人由公安等機(jī)關(guān)查找。高空拋物現(xiàn)象被稱為“懸在城市上空的痛”，這是一種不文明的行為，會帶來很大的社會危害，因?yàn)楦咛幍奈矬w具有較大的（）A．動能 B．重力勢能 C．慣性 D．重力5．（2021春?富縣期末）“蹦極”是運(yùn)動員將一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)處，從高處豎直跳下的一種極限運(yùn)動。某運(yùn)動員做蹦極運(yùn)動時，其所受繩子的拉力F大小隨時間t變化的圖像如圖所示，由此可知運(yùn)動員（）A．t0時刻重力勢能最小 B．從起跳到t0彈性繩的彈性勢能一直變大 C．所受拉力F對運(yùn)動員始終做功D．t0到tn過程中動能不變6．（2020?無錫模擬）小明用圖示裝置“探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系”，下列說法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)研究對象是三腳小桌 B．讓同一木塊從三個不同的高度由靜止下落 C．讓質(zhì)量不同的木塊從不同的高度由靜止下落 D．用三腳小桌下陷的深度來表示木塊重力勢能的大小7．（2020春?石家莊期末）游戲“憤怒的小鳥”深受同學(xué)們的喜愛，游戲其實(shí)就是像打彈弓一樣，把“小鳥”對準(zhǔn)怪物打過去（如圖），下列有關(guān)彈弓的說法正確的是（）A．彈出“小鳥”時，彈弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為“小鳥”的機(jī)械能 B．彈弓的橡皮筋伸長過程中，彈性勢能減小 C．彈弓的橡皮筋受力伸長，說明力能使物體發(fā)生運(yùn)動狀態(tài)的改變 D．被彈弓彈出后的“小鳥”，受到彈力和重力的作用8．（2020秋?宜興期末）對在高速公路上行駛的汽車要進(jìn)行限速，其實(shí)質(zhì)是限制了汽車的（）A．動能 B．摩擦力 C．慣性 D．慣性和動能9．（2020秋?無為市期末）在“探究物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們做了如圖所示三個實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為m和2m的小球分別沿同一斜面按照實(shí)驗(yàn)要求滾下，與水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止。下列說法不正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)中所探究的“物體的動能”是指小球的動能 B．由甲、乙兩圖可知物體動能的大小與物體的高度有關(guān) C．此實(shí)驗(yàn)中物體動能的大小是通過紙盒移動的距離來表示的 D．由甲、丙兩圖可知物體的動能大小與物體的質(zhì)量大小有關(guān)二、填空題。10．（2020?黑龍江一模）如圖所示是玩彈弓的情景。經(jīng)驗(yàn)表明，橡皮筋拉得越長，同樣的“子彈”射得越遠(yuǎn)，這說明橡皮筋的彈性勢能與有關(guān)；若橡皮筋被拉的長度相同，所用“子彈”的質(zhì)量不同，則發(fā)現(xiàn)射出時的速度也不同。在此過程中，橡皮筋對“子彈”做的功，（填“相同”或“不相同”）你判斷的理由是。11．（2020春?欽北區(qū)期末）一切運(yùn)動的物體都具有動能：動能的大小跟物體和有關(guān)。12．（2021?民勤縣模擬）2020年6月23日，北斗3號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功!歷時26年終于完成了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組網(wǎng)，展現(xiàn)了大國實(shí)力。搭載衛(wèi)星的火箭在加速升空過程中，衛(wèi)星的動能，重力勢能（均選填“增大”“減小”或“不變”）。13．（2021春?臨漳縣期末）2021年5月29日，“天舟二號”貨運(yùn)飛船發(fā)射成功，它在加速升空過程中，動能，重力勢能（前兩空均選填“增大”“不變”或“減小”）；5月30日，“天宮一號”與天和核心艙成功對接，對接成功后它們一直是相對的。14．（2020秋?新吳區(qū)期末）如圖是“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。（1）若讓同一鋼球A分別從斜槽不同