113動能和勢能（考點(diǎn)解讀）（原卷版）

11.3動能和勢能（考點(diǎn)解讀）（原卷版）知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航知識點(diǎn)講解知識點(diǎn)講解1、動能和勢能的概念

（1）動能①動能概念：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）。

（2）重力勢能

①重力勢能概念：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(shí)所獲得的能量，就是1J。

（3）彈性勢能

①彈性勢能概念：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）。（4）勢能：彈性勢能和重力勢能統(tǒng)稱為勢能。2、動能和勢能的大?。?）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。3、動能和勢能的影響因素及應(yīng)用（1）動能和勢能的影響因素：①動能的大小與兩個(gè)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(shí)，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)量越小動能越小；②重力勢能的大小與兩個(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是物體的質(zhì)量，另一個(gè)是物體距零勢能面的高度。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí)，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(shí)，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(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是彈簧本身的性質(zhì)，另一個(gè)是彈性形變的大小。當(dāng)彈簧本身的性質(zhì)相同時(shí)，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(shí)，性質(zhì)不同的彈簧彈性勢能不同。（2）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(shí)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。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：典例分析＋變式訓(xùn)練考點(diǎn)1動能和勢能的概念【典例11】當(dāng)你拉開彈弓，彈弓就儲存了（）A．動能 B．彈性勢能 C．重力勢能 D．功【典例12】飛行的子彈中靶后，能將靶擊穿，這是因?yàn)樽訌椌哂芯薮蟮哪?；將鐘表的發(fā)條擰緊后，能讓鐘表的指針走相當(dāng)長的時(shí)間，這是因?yàn)閿Q緊的發(fā)條具有能；電子鐘表則是將電能轉(zhuǎn)化為能。【變式11】《民法典》規(guī)定：禁止從建筑物中拋擲物品，高空拋物存在巨大的安全隱患，是因?yàn)楦咛幍奈矬w具有較大的（）A．重力 B．內(nèi)能 C．動能 D．重力勢能【變式12】某物體在30牛水平拉力作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動，20秒內(nèi)前進(jìn)了10米。拉力做的功為焦，拉力的功率為瓦，重力做的功為焦。唐詩中有“黃河遠(yuǎn)上白云間”、“不盡長江滾滾來”的詩句，前一句生動形象地表明黃河水蘊(yùn)藏著大量的，后一句表明長江水具有豐富的。（均選填“動能”或“勢能”）考點(diǎn)2動能和勢能的大小變化【典例21】（2022春?雙流區(qū)期末）北京2022年冬奧會首鋼滑雪大跳臺局部示意圖如圖所示。運(yùn)動員從a處由靜止自由滑下，到b處起跳，c點(diǎn)為a、b之間的最低點(diǎn)，a、c兩處的高度差為h。下列說法正確的是（）A．三處動能比較b＞c＞a B．三處重力勢能比較a＞c＞b C．三處動能比較c＞b＞a D．三處重力勢能比較b＞a＞c【典例22】如圖，我國首架自主研發(fā)的大型運(yùn)輸機(jī)“運(yùn)20”試飛成功，飛機(jī)在飛行時(shí)其機(jī)翼（選填“上”或“下”）方空氣流速大；飛機(jī)在減速下降、準(zhǔn)備著陸的過程中，其動能（選填“增大”“減小”或“不變”）；“運(yùn)20”起落架上共有14個(gè)巨大的輪胎，是為了減小起降過程中對跑道的；輪胎表面有花紋是為了?！咀兪?1】（2023?桂林一模）2022年世界杯在卡塔爾成功舉行，比賽精彩紛呈，充分展現(xiàn)了足球運(yùn)動的魅力，其中最具有觀賞性之一的“落葉球”并不少見。這種進(jìn)球，足球朝球門飛去，靠近球門時(shí)，會突然下墜鉆入網(wǎng)窩，如圖是足球在空中的運(yùn)動弧線，那么足球下落過程中（）A．動能增大，重力勢能增大 B．動能增大，重力勢能減小 C．動能減小，重力勢能增大 D．動能減小，重力勢能減小【變式22】（2023?成都校級開學(xué)）水上蹦床是一種水上娛樂項(xiàng)目，游客站在上面可以自由蹦跳（如圖）。對于蹦床運(yùn)動的分析，下列說法錯誤的是（）A．游客接觸蹦床向下運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)，蹦床的彈性勢能最大 B．游客離開蹦床向上運(yùn)動過程中，他的動能減小，重力勢能增大 C．游客在最高點(diǎn)時(shí)受到的是平衡力 D．游客想彈得更高，就要在蹦床上發(fā)力，此過程將消耗游客體能【變式23】自由式滑雪大跳臺是運(yùn)動員從100米以上的出發(fā)臺助滑加速至起跳臺，依靠慣性躍向空中，做出一套空中動作后在著陸落地。（1）圖中標(biāo)注的A、B、C三個(gè)位置中，假設(shè)運(yùn)動員的姿勢變化不大，運(yùn)動員重力勢能最小的是。（2）假設(shè)滑雪運(yùn)動員及其裝備的總質(zhì)量為70千克，該運(yùn)動員從出發(fā)臺到達(dá)水平面用時(shí)3分鐘，重力在這段時(shí)間內(nèi)做功為焦。（3）助滑時(shí)，把身體縮成“蹲狀”的姿勢可讓運(yùn)動員獲得較大速度的原因?？键c(diǎn)3動能和勢能的影響因素及應(yīng)用【典例31】（2022秋?沛縣期中）在水平地面上鋪一張紙，將皮球表面涂黑，使其從高處自由下落，在紙上留下黑色圓斑A、B，由圖可知形成圓斑較大的皮球（）A．質(zhì)量一定大 B．體積一定大 C．高度一定大 D．彈性形變一定大【典例32】汽車行駛的速度越快，剎車時(shí)就需要越長的距離才能停止下來，這是因?yàn)槠囁俣仍娇?，汽車的越大；同樣型號的汽車空車和重車以同樣的速度行駛時(shí)，空車剎車較容易停下而重車則需要滑行很長的距離才能停下，這是因?yàn)橹剀嚨拇蟆！咀兪?1】（2022春?龍鳳區(qū)期中）如圖所示，物體沿斜面由靜止滑下，在水平面上滑行一段距離后停止，斜面和水平面的粗糙程度相同，斜面與水平面平滑連接。如圖中p、f、Ep、Ek分別表示物體對接觸面的壓強(qiáng)、摩擦力、重力勢能和動能，四個(gè)物理量隨時(shí)間變化的圖象正確的是（）A．B．C．D．【變式32】三根完全相同的地樁，原來露出地面的高度相同，分別經(jīng)重錘A、B、C從某高度自由下落對它們進(jìn)行一次打擊后所處的位置如圖所示，則打樁過程中，三個(gè)重錘中錘的做功本領(lǐng)最大；如果A、B兩錘的質(zhì)量相同，則剛開始下落時(shí)，錘的高度要低一些；如果B、C兩錘剛下落時(shí)的高度相同，則錘的質(zhì)量要大一些?？键c(diǎn)4動能和勢能的影響因素實(shí)驗(yàn)探究【典例41】（2022秋?太倉市期末）在“探究動能大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中，將小車從光滑斜面上由靜止釋放，得到了如圖所示的三個(gè)實(shí)驗(yàn)場景，以下分析正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)中研究對象是木塊 B．選用場景①和③可探究小車動能與質(zhì)量關(guān)系 C．場景①和②中小車到達(dá)水平面的初速度不同 D．三個(gè)實(shí)驗(yàn)場景也可以“探究重力勢能與哪些因素有關(guān)”【典例42】如圖所示，在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，用質(zhì)量不同的A、B兩個(gè)小球碰撞靜止在同一水平面上的紙盒，小球從斜面頂端釋放到抵達(dá)斜面底端的過程，小球的能轉(zhuǎn)化為動能；將甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)比較可知：小球的動能大小與小球的有關(guān)；實(shí)驗(yàn)中通過觀察推動紙盒的距離的大小，可以比較A、B兩個(gè)小球下滑到斜面底端的（選填“動能”或“速度”）大小?！镜淅?3】為了模擬研究汽車超載帶來的安全隱患，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲，乙，丙所示的探究實(shí)驗(yàn)。將A、B、C三個(gè)小球先后從同一裝置，高度分別為hA、hB、hC的位置滾下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB），推動小木塊運(yùn)動一段距離后靜止，請你根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)的物理探究方法，對以下問題進(jìn)行解答：（1）用來研究超速安全隱患時(shí)，需要控制的變量是；（2）用來研究超載安全隱患時(shí)，應(yīng)選擇兩個(gè)圖所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是?！咀兪?1】（2022?青山區(qū)模擬）如圖所示，讓鋼球從斜槽上由靜止?jié)L下，鋼球運(yùn)動到水平面上碰到靜止的木塊后，能將木塊撞出一段距離。下列說法錯誤的是（）A．鋼球在斜槽上向下滾動時(shí)，它的機(jī)械能越來越大 B．木塊滑行時(shí)，速度先變大后變小，但木塊對水平面的壓強(qiáng)不變 C．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變 D．使用該實(shí)驗(yàn)中的器材也可以探究重力勢能跟高度的關(guān)系【變式42】在研究物體的重力勢能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，小明采用三個(gè)體積相同而質(zhì)量不同的小球做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)分別將小球由某個(gè)高度自由落下，然后觀察在松軟的花泥上砸出的痕跡，從而判斷重力勢能的大小，實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象如圖所示。（m鋼＞m玻＞m木）①實(shí)驗(yàn)（a）、（b）、（c）是在研究當(dāng)相同時(shí)，重力勢能與是否有關(guān)。②分析實(shí)驗(yàn)（a）、（d）、（e）及觀察到的現(xiàn)象，可歸納得出初步結(jié)論是：?！咀兪?3】如圖是某學(xué)習(xí)小組“探究物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，其中mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB。（1）實(shí)驗(yàn)中，探究的動能是指B（填序號）；A.小球在斜面上的動能B.小球撞擊木塊時(shí)的動能C.小球撞擊木塊后的動能D.木塊被小球撞擊時(shí)的動能（2）實(shí)驗(yàn)中，通過觀察木塊被鋼球撞擊后來判斷鋼球的動能大??；（3）甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)，讓質(zhì)量不同的鋼球從斜面的同一高度滾下，目的是使兩球到達(dá)水平面時(shí)有相同的；（4）對比兩次實(shí)驗(yàn)，可以研究物體的動能與速度的關(guān)系；（5）甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中，木塊滑行過程中克服摩擦力做功分別為W1和W2，則W1W2（填“＞”“＝”或“＜”）；（6）本實(shí)驗(yàn)中水平面應(yīng)該是相對的（填“粗糙”或“光滑”）；（7）實(shí)驗(yàn)交流過程中，同學(xué)們聯(lián)想到高速公路上的交通標(biāo)志牌，汽車在行駛過程中，不允許超過最大限制速度。從物理角度來看，這樣做的目的是限制汽車的。鞏固訓(xùn)練一、選擇題。1．（2022春?吉安縣期末）2022年北京冬奧會上谷愛凌獲得金牌，如圖谷愛凌從山上滑下的過程中，下列說法正確的是（）A．谷愛凌穿上滑雪板后不陷入雪中，說明滑雪板可以減小壓力 B．谷愛凌下滑并跳躍到最高處時(shí)，此時(shí)只有重力勢能 C．谷愛凌下滑的過程中，重力對谷愛凌沒有做功 D．谷愛凌下滑的過程中越滑越快，說明谷愛凌受到非平衡力的作用2．（2022?六盤水模擬）將一小球從A點(diǎn)沿如圖所示方向斜向上拋出，經(jīng)最高點(diǎn)B下落到與A等高的C點(diǎn)。若空氣阻力不可忽略，下列關(guān)于小球運(yùn)動過程的分析正確的是（）A．到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動能小于在A點(diǎn)拋出時(shí)的動能 B．到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，若所有外力消失，小球?qū)⒈３朱o止 C．整個(gè)過程中只有重力在對小球做功 D．從A點(diǎn)拋出后小球一直做加速運(yùn)動3．（2023?雁塔區(qū)模擬）滑雪運(yùn)動員蘇翊鳴在北京冬奧會單板滑雪男子大跳臺的項(xiàng)目中奪得第一。運(yùn)動員從高為50m的高臺起滑，沿著助滑區(qū)滑行而下，沖上起跳臺起跳，完成空翻、轉(zhuǎn)體、抓板等各種技術(shù)動作后著陸，最終滑向終點(diǎn)區(qū)停下來。關(guān)于大跳臺項(xiàng)目中的運(yùn)動現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）A．站立在高臺上時(shí)，運(yùn)動員所受重力與他對臺面的壓力是一對平衡力 B．運(yùn)動員沿助滑區(qū)下滑時(shí)，他的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 C．運(yùn)動員從起跳臺騰空而起，到達(dá)最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài) D．運(yùn)動員到達(dá)終點(diǎn)區(qū)不能立刻停下來是由于運(yùn)動員具有慣性4．（2022春?漳州期末）“十次車禍九次快，還有喝酒和超載”這句話形象說明了發(fā)生車禍的原因。對于引發(fā)交通事故的原因，以下分析不正確的是（）A．“快”——物體運(yùn)動速度越大，慣性越大 B．“超載”——物體質(zhì)量越大，慣性越大 C．“快”——物體運(yùn)動速度越大，動能越大 D．“超載”——物體質(zhì)量越大，動能越大5．（2022?綏中縣二模）2022年2月6日，中國女足憑借頑強(qiáng)的意志，拼搏的精神打敗了韓國女足，奪得了亞洲杯冠軍。如圖是女足隊(duì)員王霜運(yùn)球時(shí)的情景。下列說法正確的是（）A．運(yùn)動鞋的底部凹凸不平，是為了增大壓強(qiáng) B．運(yùn)球時(shí)帶球跑，說明力改變足球的運(yùn)動狀態(tài) C．踢出去的足球在最高點(diǎn)時(shí)的動能為零 D．在空中飛的足球不受力6．（2022春?環(huán)翠區(qū)期末）如圖所示，小強(qiáng)把一個(gè)鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到鼻子附近的N點(diǎn)，穩(wěn)定后松手，鐵鎖來回?cái)[動，O點(diǎn)是它擺動的最低點(diǎn)，M點(diǎn)是擺動到左側(cè)的最高點(diǎn)，若小明不動，不計(jì)空氣阻力，則下列說法錯誤的是（）A．鐵鎖擺回時(shí)不會打到小明的鼻子 B．鐵鎖擺到M點(diǎn)時(shí)具有的動能最小 C．鐵鎖由O點(diǎn)擺到M點(diǎn)的過程中，重力勢能減小 D．在擺動過程中，鐵鎖的機(jī)械能守恒二、填空題。7．（2022?安徽模擬）趣味蹦床可以有效地鍛煉小朋友的平衡能力。如圖所示，小華在離開蹦床上升的過程中，經(jīng)過A點(diǎn)后到達(dá)最高點(diǎn)B，然后下落，再次經(jīng)過A點(diǎn)。小華第一次經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)動能為E1，第二次經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)動能為E2。若空氣阻力不可忽略，則E1（選填“＞”“＝”或“＜”）E2。8．（2023?雁塔區(qū)校級模擬）西安世園會上，車身離地30cm高的電動無人掃地車在平直路面上勻速前進(jìn)并將地面上的落葉吸入車內(nèi)。此過程中，掃地車的動能，重力勢能（均填“變大”、“變小”或“不變”）。9．（2023?東湖區(qū)校級模擬）如圖所示為蹦極運(yùn)動的簡化示意圖，彈性繩一端系在運(yùn)動員雙腳上，另一端固定在跳臺O點(diǎn)。運(yùn)動員由靜止開始自由下落，A點(diǎn)處彈性繩正好處于原長；B點(diǎn)處運(yùn)動員受到的重力與彈性繩對運(yùn)動員的拉力