人教版八年级物理下册同步考点专题训练11.3动能和势能(原卷版+解析)

这是一份人教版八年级物理下册同步考点专题训练11.3动能和势能(原卷版+解析)，共38页。


典例分析＋变式训练
考点1 动能和势能的概念及大小比较
动能：
（1）概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。
（2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。
（3）单位：焦耳（J）。
势能：弹性势能和重力势能统称为势能。
（1）重力势能
①概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。
②影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。
③单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。
（2）弹性势能
①概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
②影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
③单位：焦耳（J）。
【典例1】（2021春•八步区期末）下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是（ ）
A．海面上航行的轮船B．空中飞行的子弹
C．吊在天花板上的电灯D．拉长的橡皮筋
【典例2】（2020•丽水模拟）如图甲，木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面做匀速直线运动，随时间变化规律如图乙所示的科学量是（ ）
A．动能B．距离C．重力势能D．拉力做的功
【典例3】（2019春•海伦市校级月考）写出下列物体具有什么形式的机械能：
（1）高山上的一块石块 ；
（2）空中飞行的篮球 ；
（3）被拧紧的手表发条 ；
（4）水平公路上行驶的汽车 。
【变式训练1】（2020秋•秀峰区校级月考）如图所示，人走在静止的叠石下方，会有一种“害怕”的感觉，原因是叠石具有较大的（ ）
A．重力势能B．内能C．动能D．弹性势能
【变式训练2】（2020秋•兰州期末）关于物体的动能，下列说法中正确的是（ ）
A．质量大的物体动能一定大 B．速度大的物体动能一定大
C．质量相等的物体，举得越高的动能越大 D．质量相等的物体，速度大的动能大
【变式训练3】（2021春•丹阳市期中）如图所示，某人用12N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧，手受到的拉力的施力物体是 ；此时，弹簧具有的能量是 ；用力将一块橡皮泥压变形，此时橡皮泥 这种能量（选填“具有”或“不具有”）。
考点2 动能和势能的大小变化
（1）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大；
（2）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大；
（3）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
【典例4】（2021春•广安期末）2020年11月，我国用“长征五号”遥五运载火箭成功发射“嫦娥五号”。如图所示为“嫦娥五号”绕月球做椭圆轨迹飞行的示意图，此时在大气层外运行，不受空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能减小，动能增大
B．“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能增大，动能减小
C．“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，势能增大，动能增大
D．“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，动能减小，机械能不守恒
【典例5】（2021•东台一模）荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中速度变大，则他的（ ）
A．重力势能增加，动能不变 B．重力势能减小，动能增加
C．重力势能减小，动能减少 D．重力势能不变，动能增加
【典例7】（2020秋•安康期末）如图所示，小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中：小伟的重力势能 ，小伟的动能 ；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【变式训练1】（2021春•费县期末）2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务，也是空间站阶段的首次载人飞行任务。在运载火箭加速升空的过程中，下列关于三位宇航员动能和势能变化的说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能增大B．动能增大，势能减小
C．动能不变，势能增大D．动能减小，势能增大
【变式训练2】（2021春•宣化区期末）竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．动能增大，重力势能增大 B．动能减小，重力势能减小
C．动能减小，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小
【变式训练3】（2021•鄂温克族自治旗一模）甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能 （增加/不变/减少）。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的机械能 乙的机械能（大于/等于/小于）。
【变式训练4】（2020春•安徽期末）小球从某一高度下落后，反复弹起，高度越来越低，如图所示，A、B、C、D在同一水平高度，则小球在A点时的重力势能 D点时重力势能；在B点时的动能 C点时动能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）
考点3 动能和势能的影响因素及应用
动能和势能的影响因素：
（1）动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小；当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小；
（2）重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大；
（3）弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。
动能和势能的影响应用：
（1）水轮发电机，将水下落的重力势能转化成轮子的动能，从而带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，通过导线传出去，完成发电；
（2）撑杆跳，将助跑时的动能装化成重力势能，使人升高；
（3）秋千，是动能和重力势能互相转化的结果。
【典例8】（2019秋•礼泉县期中）体积相同的实心铅球和木球，它们以相同速度向前滚动，比较木球和铅球的动能大小，正确的是（ ）
A．木球动能大 B．铅球动能大 C．木球和铅球的动能一样大 D．无法判定
【典例9】（2021春•襄州区期末）以同样速度行驶的大卡车和小轿车， 的动能大，故在同样道路上，不同车型限速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车要 （填“大”或“小”）
【典例10】（2020•永吉县模拟）在日常生活中，向比较硬的木头上钉大钉子，如碰到这种情况，需要把锤子举得高些，再向下落，这是为什么？
【变式训练1】（2019春•路南区期末）以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（ ）
A．载重汽车的动能大B．小轿车的动能较大
C．它们的动能一样大D．无法比较
【变式训练2】（2021秋•秦都区校级月考）质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球，放在同一水平桌面上，它们具有的势能是（ ）
A．铅球最大B．铁球最大C．铝球最大D．一样大
【变式训练3】（2021•十堰模拟）汽车速度越快，出事故时破坏越严重，说明物体动能的大小与它的 有关，一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，说明物体的动能还跟物体的 有关，所以为了交通安全，不要 和超载。
【变式训练4】（2021春•武陵源区期末）机场附近要驱逐各种鸟类。因为当飞机与小鸟相撞时，不但小鸟会丧命，飞机也有可能受严重伤害，甚至机毁人亡。这是为什么？
考点4 动能和势能的影响因素实验探究
探究动能的大小与哪些因素有关？
实验方法：控制变量法和转换法
实验结论：
①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大；
②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。
归纳总结：
动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，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
探究重力势能的大小与哪些因素有关？
实验方法：控制变量法和转换法
实验结论：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大：
探究弹性势能的大小与哪些因素有关？
实验方法：控制变量法和转换法
实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大：
【典例11】（2021春•青海期末）如图所示，学习小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：
实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲图所示。取三个铁块从空中静止释放后撞击木桩，木桩陷入沙坑，如乙图所示。
（1）在此实验中，我们可以通过观察 来比较铁块重力势能的大小。
（2）若hA＝hB＞hC，mA＜mB＝mC，如图乙所示：
比较A、B情况，说明 。
比较B、C情况，说明 。
（3）实验得出的结论是：物体重力势能的大小跟物体的 和 有关。
【典例12】（2021春•阿拉尔期末）物理社团的同学们设计了如图甲、乙所示的实验，来探究动能的大小与哪些因素有关。
（1）在甲实验中，让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是探究动能的大小与 （选填“速度”或“质量”）的关系。在乙实验中，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是让两个球到达水平面时，具有相同的 。
（2）物理研究方法有很多，本实验中运用了两种研究方法：一是 法；二是转换法，用纸盒被推动的距离来反映出小球 的大小。
（3）在高速公路上，交管部门对不同的车型，进行了不同的限速（限制其最高行驶速度）。质量越大的车，限速越 （选填“高”或“低”），主要是受到实验 （选填“甲”或“乙”）的启示。
【变式训练1】（2020秋•桂林期末）某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素”，已知物体质量的关系为m1＝m2＜m3，使用的器材有沙子、木桩等。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：
（1）本实验是通过 来反映物体重力势能大小的。
（2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，应选择 两图实验进行分析。
（3）实验中为了探究重力势能大小与高度的关系，应让质量相同的物体，从 （选填“相同高度”或“不同高度”）由静止自由放下。实验现象表明：当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越 。
（4）对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图 （选填“a”、“b”或“c”）中的物体。
【变式训练2】（2021•平泉市一模）某物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示。
（1）若水平面绝对光滑，本实验 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与 有关。
（3）小华同学根据甲、丙两图得出结论：物体动能的大小与质量有关，她的看法是否正确？ （选填“正确”或“错误”），理由是 。
【拓展】小明将实验进行了改装：用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后放手，如图丁所示；两球离开弹簧时的速度 （选填“相同”或“不相同”），纸盒被推开的距离 （选填“相同”或“不相同”）。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2021•泰州二模）如图所示，将一木块放在弹簧上，用手压木块，弹簧被压缩。松开手，木块竖直向上飞起直到最高点。下列说法正确的是（ ）
A．手压木块时，手对木块的压力与弹簧对木块的支持力是一对平衡力
B．弹簧恢复原状过程中，弹性势能不变
C．木块在没有离开弹簧前，所受弹力方向竖直向上
D．木块到达最高点时，木块处于平衡状态
2．（2020秋•通山县期末）2020年春，为了控制新型冠状病毒肺炎疫情，全国很多地方实行封闭管理，并使用无人机进行安全巡查。如图所示，在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（ ）
A．质量增大 B．动能增大 C．重力势能增大 D．弹性势能减小
3．（2019秋•朝阳区校级月考）质量相同的物体甲和乙从同一高度处分别沿光滑斜面和粗糙斜面下滑到地面，物体的重力势能减少的情况是（ ）
A．甲物体减少的多B．乙物体减少的多
C．两物体减少的一样多D．无法确定
4．（2021春•永定区期末）2020年5月26日，十三届全国人大三次会议通过了《第十三届全国人民代表大会宪法和法律委员会关于＜中华人民共和国民法典（草案）＞审议结果的报告》，高空抛物或者坠物行为责任人由公安等机关查找。高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种不文明的行为，会带来很大的社会危害，因为高处的物体具有较大的（ ）
A．动能B．重力势能C．惯性D．重力
5．（2021春•富县期末）“蹦极”是运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从高处竖直跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动时，其所受绳子的拉力F大小随时间t变化的图像如图所示，由此可知运动员（ ）
A．t0时刻重力势能最小 B．从起跳到t0弹性绳的弹性势能一直变大
C．所受拉力F对运动员始终做功 D．t0到tn过程中动能不变
6．（2020•无锡模拟）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．让同一木块从三个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
7．（2020春•石家庄期末）游戏“愤怒的小鸟”深受同学们的喜爱，游戏其实就是像打弹弓一样，把“小鸟”对准怪物打过去（如图），下列有关弹弓的说法正确的是（ ）
A．弹出“小鸟”时，弹弓的弹性势能转化为“小鸟”的机械能
B．弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能减小
C．弹弓的橡皮筋受力伸长，说明力能使物体发生运动状态的改变
D．被弹弓弹出后的“小鸟”，受到弹力和重力的作用
8．（2020秋•宜兴期末）对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实质是限制了汽车的（ ）
A．动能B．摩擦力C．惯性D．惯性和动能
9．（2020秋•无为市期末）在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求滚下，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法不正确的是（ ）
A．实验中所探究的“物体的动能”是指小球的动能
B．由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的高度有关
C．此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的
D．由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关
二、填空题。
10．（2020•黑龙江一模）如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也不同。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功 ，（填“相同”或“不相同”）你判断的理由是 。
11．（2020春•钦北区期末）一切运动的物体都具有动能：动能的大小跟物体 和 有关。
12．（2021•民勤县模拟）2020年6月23日，北斗3号最后一颗全球组网卫星发射成功!历时26年终于完成了北斗卫星导航系统的组网，展现了大国实力。搭载卫星的火箭在加速升空过程中，卫星的动能 ，重力势能 （均选填“增大”“减小”或“不变”）。
13．（2021春•临漳县期末）2021年5月29日，“天舟二号”货运飞船发射成功，它在加速升空过程中，动能 ，重力势能 （前两空均选填“增大”“不变”或“减小”）；5月30日，“天宫一号”与天和核心舱成功对接，对接成功后它们一直是相对 的。
14．（2020秋•新吴区期末）如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。
（1）若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块B被撞得越远；
（2）若要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从斜槽的 滚下，速度相同时，质量越 的钢球将木块B撞得越远。
15．（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m1＝m2＜m3，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a、b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。
三、实验探究题。
16．（2021•河西区模拟）小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想：
猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同，实验数据如表所示。

（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的 能。实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。
（2）为了验证猜想一，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析；由此得出的结论是： 相同时， 越大，弹簧的弹性势能越 。
（3）为了验证猜想二，应选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析。
实验次数
所使用的弹簧
弹簧被压缩后的长度/cm
木块移动的距离/cm
1
弹簧A
8
3.5
2
弹簧A
5
6.2
3
弹簧A
2
10.6
4
弹簧B
5
8.7
5
弹簧C
6
11.5
6
弹簧C
5
13.1
11.3 动能和势能（解析版）
考点直击


典例分析＋变式训练
考点1 动能和势能的概念及大小比较
动能：
（1）概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。
（2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。
（3）单位：焦耳（J）。
势能：弹性势能和重力势能统称为势能。
（1）重力势能
①概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。
②影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。
③单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。
（2）弹性势能
①概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
②影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
③单位：焦耳（J）。
【典例1】（2021春•八步区期末）下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是（ ）
A．海面上航行的轮船B．空中飞行的子弹
C．吊在天花板上的电灯D．拉长的橡皮筋
【答案】B。
【分析】动能是指物体运动而具有的能，势能是指物体被举高而具有的能，本题要根据动能和势能的定义对每个选项进行分析，选出既符合动能定义又符合势能定义的选项。
【解答】解：A、海上航行的轮船，只具有动能，故A不符合题意；
B、空中飞行的子弹，既具有动能又具有重力势能，故B符合题意；
C、吊在天花板上的电灯，只具有重力势能，故C不符合题意；
D、拉开的弓，具有弹性势能，故D不符合题意。
故选：B。
【典例2】（2020•丽水模拟）如图甲，木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面做匀速直线运动，随时间变化规律如图乙所示的科学量是（ ）
A．动能B．距离C．重力势能D．拉力做的功
【答案】A。
【分析】动能的大小与速度和质量有关；重力势能的大小与质量和高度有关；根据公式W＝Fs判断拉力做的功。
【解答】解：由图乙可知，随着时间的增大，该物理量保持不变；
A、木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面做匀速直线运动，由于木块的质量和速度均不变，所以它的动能不变，故A符合题意；
B、在上升的过程中，木块的高度增大，其重力势能变大，故B不符合题意；
C、在上升的过程中，木块运动的距离是一直增大的，故C不符合题意；
D、由题知拉力的大小不变，而木块运动的距离s变大，根据W＝Fs可知，拉力做的功一直变大，故D不符合题意。
故选：A。
【典例3】（2019春•海伦市校级月考）写出下列物体具有什么形式的机械能：
（1）高山上的一块石块 重力势能 ；
（2）空中飞行的篮球 动能和重力势能 ；
（3）被拧紧的手表发条 弹性势能 ；
（4）水平公路上行驶的汽车 动能 。
【答案】①重力势能；②动能和重力势能；③弹性势能；④动能。
【分析】关于机械能，我们学习了三种：
①物体由于运动而具有的能量叫做动能；
②物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能；
③物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
分析题中提到的四个物体所具有的特征，结合动能、重力势能、弹性势能的定义，即可得到此题的答案。
【解答】解：（1）静止在高空的物体，具有高度，故具有重力势能。
（2）空中飞行的篮球，既有一定的高度又是运动的，故具有动能和重力势能。
（3）被拧紧的发条发生了弹性形变，故具有弹性势能
（4）在水平公路上行驶的汽车是在运动的，故具有动能。
故答案为：①重力势能；②动能和重力势能；③弹性势能；④动能。
【变式训练1】（2020秋•秀峰区校级月考）如图所示，人走在静止的叠石下方，会有一种“害怕”的感觉，原因是叠石具有较大的（ ）
A．重力势能B．内能C．动能D．弹性势能
【答案】A。
【分析】根据重力势能、内能、动能、弹性势能的定义，结合叠石所处的状态，即可得到叠石给人危险感觉的原因。
【解答】解：
A、静止的叠石，由于其处于一定的高度，容易落下来，对外界做功从而造成危害，物体由于举高而具有的能量是重力势能。故A正确。
B、根据内能的定义可知，静止的叠石确实具有内能，但其给人危险的感觉是由于其处于一定的高度容易落下来而造成的，这与其内能大小无关，即使其有再多的内能，若其在地面上，也不会给人危险的感觉。故B错误。
C、由于叠石是静止的，根据动能的定义可知，其不具有动能。故C错误。
D、由于叠石没有发生弹性形变，根据弹性势能的定义可知，叠石不具有弹性势能。故D错误。
故选：A。
【变式训练2】（2020秋•兰州期末）关于物体的动能，下列说法中正确的是（ ）
A．质量大的物体动能一定大
B．速度大的物体动能一定大
C．质量相等的物体，举得越高的动能越大
D．质量相等的物体，速度大的动能大
【答案】D。
【分析】（1）物体由于运动而具有的能称为动能，动能的大小与物体的质量、速度有关，质量越大，速度越大，动能就越大。
（2）重力势能的大小与物体的质量、高度有关。
【解答】解：A、质量大的物体但速度很小，可能动能很小，故A错误；
B、速度大的物体但质量很小，可能动能很小，故B错误；
C、质量相等的物体，举得越高的重力势能越大，故C错误；
D、质量相等的物体，速度大的动能大，故D正确；
故选：D。
【变式训练3】（2021春•丹阳市期中）如图所示，某人用12N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧，手受到的拉力的施力物体是 弹簧 ；此时，弹簧具有的能量是 弹性势能 ；用力将一块橡皮泥压变形，此时橡皮泥 不具有 这种能量（选填“具有”或“不具有”）。
【答案】弹簧；弹性势能；不具有。
【分析】（1）依据力的相互作用去解释，即一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用；
（2）物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；
（3）橡皮泥被压后留下的凹痕不能自动恢复原状。
【解答】解：（1）由于物体间力的作用是相互的，当人用12N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧时，弹簧对手也有拉力的作用，故手受到的拉力的施力物体是弹簧；
（2）弹簧由于发生弹性形变具有弹性势能；
（3）用力将一块橡皮泥压变形，橡皮泥被压变形后不能自动恢复原状，说明橡皮泥具有塑性，不具有弹性势能。
故答案为：弹簧；弹性势能；不具有。
考点2 动能和势能的大小变化
（1）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大；
（2）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大；
（3）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
【典例4】（2021春•广安期末）2020年11月，我国用“长征五号”遥五运载火箭成功发射“嫦娥五号”。如图所示为“嫦娥五号”绕月球做椭圆轨迹飞行的示意图，此时在大气层外运行，不受空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能减小，动能增大
B．“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能增大，动能减小
C．“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，势能增大，动能增大
D．“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，动能减小，机械能不守恒
【答案】A。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，势能越大。
【解答】解：嫦娥五号探测器进入环月轨道飞行时，太空中没有空气，则机械能守恒；
嫦娥五号在远月点时，高度最高，势能最大，速度最小，动能最小，但不为0；在近月点的速度最大，动能最大，高度最小，势能最小，但不为0，所有从远月点运行到近月点时势能减小，动能增大；反之，从近月点运行到远月点，势能增大，动能减小，故A正确。
故选：A。
【典例5】（2021•东台市一模）荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中速度变大，则他的（ ）
A．重力势能增加，动能不变
B．重力势能减小，动能增加
C．重力势能减小，动能减少
D．重力势能不变，动能增加
【答案】B。
【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断：
（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程中，质量不变，速度变大，则动能增大；同时高度变小，则重力势能减小，故B正确。
故选：B。
【典例7】（2020秋•安康期末）如图所示，小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中：小伟的重力势能 增大 ，小伟的动能 减小 ；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能 增大 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】增大；减小；增大。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；
（3）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的程度。
【解答】解：
蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大；同时速度减小，其动能减小；
在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。
故答案为：增大；减小；增大。
【变式训练1】（2021春•费县期末）2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务，也是空间站阶段的首次载人飞行任务。在运载火箭加速升空的过程中，下列关于三位宇航员动能和势能变化的说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能增大B．动能增大，势能减小
C．动能不变，势能增大D．动能减小，势能增大
【答案】A。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）重力势能大小的影响因素：质量、所处的高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：在运载火箭加速升空的过程中，三位宇航员的质量不变，速度和高度都增大，所以他们的动能和势能都增大。
故选：A。
【变式训练2】（2021春•宣化区期末）竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．动能增大，重力势能增大
B．动能减小，重力势能减小
C．动能减小，重力势能增大
D．动能增大，重力势能减小
【答案】C。
【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断：
（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，乒乓球的质量不变，但速度变小，其动能减小；同时高度变大，则重力势能增大，故C正确。
故选：C。
【变式训练3】（2021•鄂温克族自治旗一模）甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能 不变 （增加/不变/减少）。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的机械能 小于 乙的机械能（大于/等于/小于）。
【答案】不变；小于。
【分析】根据以下知识分析答题：
（1）物体的动能与物体的质量与速度有关，在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。
（2）物体的重力势能与物体的质量（重力）与高度有关，在物体质量（重力）一定时，高度相等，物体重力势能相等，高度越大，重力势能越大。
（3）物体的动能与势能统称为机械能。
【解答】解：（1）甲在上行过程中，质量不变，速度不变，甲的动能不变。
（2）甲、乙两人的质量相等，甲的速度小于乙的速度，因此甲的动能小于乙的动能；
由图可知，在图示时刻，甲、乙两人的高度相等，甲、乙两人的质量相等，因此此时甲、乙两人的重力势能相等；
甲、乙两人的重力势能相等，甲的动能小于乙的动能，因此甲的动能与势能的和小于乙的动能与势能的和，
即甲的机械能小于乙的机械能。
故答案为：不变；小于。
【变式训练4】（2020春•安徽期末）小球从某一高度下落后，反复弹起，高度越来越低，如图所示，A、B、C、D在同一水平高度，则小球在A点时的重力势能 等于 D点时重力势能；在B点时的动能 大于 C点时动能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）
【答案】等于；大于。
【分析】对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大，机械能包括物体的动能和势能，小球弹跳的高度会越来越低隐含的信息是机械能逐渐减小。
【解答】解：
（1）因为A、D在同一水平高度，且小球的质量不变，所以小球在A点时的重力势能等于D点时重力势能；
（2）由图知，小球弹跳的高度越来越低，说明小球在运动时受到空气阻力的作用，其机械能逐渐减小；
B、C两点的位置一样高，所以小球在两位置的重力势能相同，又因为小球的机械能逐渐减小，所以可知小球在C点时的机械能较小、其动能较小，即小球在B点时的动能大于C点时的动能。
故答案为：等于；大于。
考点3 动能和势能的影响因素及应用
动能和势能的影响因素：
（1）动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小；当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小，具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小；
（2）重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大；
（3）弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。
动能和势能的影响应用：
（1）水轮发电机，将水下落的重力势能转化成轮子的动能，从而带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，通过导线传出去，完成发电；
（2）撑杆跳，将助跑时的动能装化成重力势能，使人升高；
（3）秋千，是动能和重力势能互相转化的结果。
【典例8】（2019秋•礼泉县期中）体积相同的实心铅球和木球，它们以相同速度向前滚动，比较木球和铅球的动能大小，正确的是（ ）
A．木球动能大
B．铅球动能大
C．木球和铅球的动能一样大
D．无法判定
【答案】B。
【分析】动能的大小和物体的质量以及物体的速度有关，在题目中给的铅球球和木球的体积相等，由体积可以判断出质量的大小关系，结合题目中给出的速度的大小关系，可以判断出动能的大小关系。
【解答】解：已知：V铅球＝V木，ρ铅＞ρ木；
由ρ＝得m铅＞m木；
木球和铅球的滚动速度相同，所以铅球的动能大。
故选：B。
【典例9】（2021春•襄州区期末）以同样速度行驶的大卡车和小轿车， 大卡车 的动能大，故在同样道路上，不同车型限速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车要 小 （填“大”或“小”）
【答案】大卡车；小。
【分析】物体动能的大小跟质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能就越大。
【解答】解：以同样速度行驶的大卡车和小轿车，因为大卡车的质量大，所以，大卡车的动能就大。
在同样的道路上，不同车型限制车速不同，因为大卡车质量比小轿车的大，所以大卡车的最大速度应比小轿车小。
故答案为：大卡车；小。
【典例10】（2020•永吉县模拟）在日常生活中，向比较硬的木头上钉大钉子，如碰到这种情况，需要把锤子举得高些，再向下落，这是为什么？
【分析】（1）物体由于运动而具有的能称为动能，动能的大小与物体的质量和速度有关；
（2）物体由于被举高而具有的能称为重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
【解答】答：当我们钉钉子时通常要将锤子举得较高，由于锤头的质量不变，高度增加，故其所具有的重力势能增加，当其在下落时转化的动能变多，对钉子做的功变多，故越容易将钉子钉入木板中。
【变式训练1】（2019春•路南区期末）以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（ ）
A．载重汽车的动能大B．小轿车的动能较大
C．它们的动能一样大D．无法比较
【答案】A。
【分析】解答此题需掌握物体的动能大小由两个因素：物体的质量、物体的速度来确定，并且质量越大，速度越大，物体的动能就越大。
【解答】解：当两车的速度相同时，质量大的车动能大，因载重汽车的质量比小轿车的质量大，所以载重汽车的动能大；
故选：A。
【变式训练2】（2021秋•秦都区校级月考）质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球，放在同一水平桌面上，它们具有的势能是（ ）
A．铅球最大B．铁球最大C．铝球最大D．一样大
【答案】D。
【分析】物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素有质量和高度。
【解答】解：三个球半径相同，三个球的重心到桌面的距离相同，由于放在同一桌面上，因此三个球的高度相同，又因为质量相同，所以三个球的重力势能相同。
故选：D。
【变式训练3】（2021•十堰模拟）汽车速度越快，出事故时破坏越严重，说明物体动能的大小与它的 速度 有关，一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，说明物体的动能还跟物体的 质量 有关，所以为了交通安全，不要 超速 和超载。
【答案】速度；质量；超速。
【分析】根据动能大小的影响因素分析解答：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
【解答】解：汽车速度越快，出事故时破坏越严重，是因为汽车的质量一定，速度越大，动能越大，即动能的大小与物体的速度有关。
一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，是因为速度相同，质量越大，动能越大，即物体的动能还跟物体的质量有关。
综上分析可知，为了交通安全，不要超速和超载。
故答案为：速度；质量；超速。
【变式训练4】（2021春•武陵源区期末）机场附近要驱逐各种鸟类。因为当飞机与小鸟相撞时，不但小鸟会丧命，飞机也有可能受严重伤害，甚至机毁人亡。这是为什么？
【分析】运动是相对而言的，物体的运动速度会影响动能的大小，因而动能也是相对而言的；
影响动能大小的因素是质量和速度，在质量一定时，速度越大，动能也就越大。
【解答】解：相对于地面，飞机的速度很大，小鸟的速度很小，但是以飞机为参照物小鸟的速度很大，在质量一定时，速度越大，动能就越大，具有的动能就很多，能做的功也多，当发生碰撞时造成的破坏很大，所以飞机有可能受严重伤害，甚至机毁人亡。
考点4 动能和势能的影响因素实验探究
探究动能的大小与哪些因素有关？
实验方法：控制变量法和转换法
实验结论：
①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大；
②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。
归纳总结：
动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，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
探究重力势能的大小与哪些因素有关？
实验方法：控制变量法和转换法
实验结论：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大：
探究弹性势能的大小与哪些因素有关？
实验方法：控制变量法和转换法
实验结论：同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大：
【典例11】（2021春•青海期末）如图所示，学习小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：
实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲图所示。取三个铁块从空中静止释放后撞击木桩，木桩陷入沙坑，如乙图所示。
（1）在此实验中，我们可以通过观察 木桩陷入沙的深度 来比较铁块重力势能的大小。
（2）若hA＝hB＞hC，mA＜mB＝mC，如图乙所示：
比较A、B情况，说明 物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大 。
比较B、C情况，说明 物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大 。
（3）实验得出的结论是：物体重力势能的大小跟物体的 高度 和 质量 有关。
【答案】（1）木桩陷入沙的深度；（2）①物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；②物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。（3）高度、质量。
【分析】（1）本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；
（2）①比较A、B找出相同因素和不同因素，根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小，结合控制变量法的思想写出实验结论；
②比较B、C找出相同因素和不同因素，根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小，结合控制变量法的思想写出实验结论。
（3）综合（2）中的两条实验结论，总结出与重力势能相关的因素。
【解答】解：（1）铁块的重力势能转化为木桩的动能，铁块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙坑越深；
（2）①比较A、B，铁块所处的高度相同，B铁块质量大，木桩陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大；
②比较B、C，铁块质量相同，B铁块所处的高度大，木桩陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大。
（3）综合以上两点，可得出的结论是：物体的重力势能的大小跟物体的质量和高度有关。
故答案为：（1）木桩陷入沙的深度；
（2）①物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；
②物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。
（3）高度、质量。
【典例12】（2021春•阿拉尔期末）物理社团的同学们设计了如图甲、乙所示的实验，来探究动能的大小与哪些因素有关。
（1）在甲实验中，让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是探究动能的大小与 速度 （选填“速度”或“质量”）的关系。在乙实验中，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是让两个球到达水平面时，具有相同的 速度 。
（2）物理研究方法有很多，本实验中运用了两种研究方法：一是 控制变量 法；二是转换法，用纸盒被推动的距离来反映出小球 动能 的大小。
（3）在高速公路上，交管部门对不同的车型，进行了不同的限速（限制其最高行驶速度）。质量越大的车，限速越 低 （选填“高”或“低”），主要是受到实验 乙 （选填“甲”或“乙”）的启示。
【答案】（1）速度；速度；（2）控制变量；动能；（3）低；乙。
【分析】（1）动能大小跟质量和速度有关。在探究动能大小跟速度关系时，控制质量大小不变；
动能大小跟质量和质量有关。在探究动能大小跟质量关系时，控制速度不变；
（2）当研究动能大小与速度的关系时，要让质量不同的小球沿斜面的同一高度下滑，这样保证速度相同，质量不同；球把纸盒推出的距离长，说明球的动能大，这是一种转换的方法；
（3）动能的大小与速度和质量有关，利用控制变量法分析。
【解答】解：（1）动能的大小与物体的速度和质量有关；若探究速度对动能的影响，应使小球的质量相同，速度不同，所以需使同一小球从斜面的不同高度由静止滑下；
在乙实验中，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是让两个球到达斜面底端的运动速度相等；
（2）由于动能的影响因素有多个，实验中采用的是控制变量法；实验中通过比较撞击纸盒距离的长短来判断小球的动能大小，采用的是转换法；
本题采用了转换法，通过比较撞击纸盒距离的长短来判断小球的动能大小；
（3）在高速公路上，人们对不同的车型，进行了不同的限速，质量越大的车，限速越低，这表明动能的大小与质量有关，探究动能大小与质量有关时需要控制速度相同，质量不同，故选用乙图来探究。
故答案为：（1）速度；速度；（2）控制变量；动能；（3）低；乙。
【变式训练1】（2020秋•桂林期末）某实验小组在用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素”，已知物体质量的关系为m1＝m2＜m3，使用的器材有沙子、木桩等。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：
（1）本实验是通过 木桩进入沙中的深度 来反映物体重力势能大小的。
（2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，应选择 a、c 两图实验进行分析。
（3）实验中为了探究重力势能大小与高度的关系，应让质量相同的物体，从 不同高度 （选填“相同高度”或“不同高度”）由静止自由放下。实验现象表明：当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越 大 。
（4）对比a、b、c三次实验，具有的重力势能最大的是图 b （选填“a”、“b”或“c”）中的物体。
【答案】（1）木桩进入沙中的深度；（2）a、c；（3）不同高度；大；（4）b。
【分析】（1）（4）实验中通过木桩进入沙中的深度来表示重力势能的大小，采用了转换法；
（2）（3）重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，根据控制变量法，研究重力势能的大小与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，据此分析。
【解答】解：（1）根据转换法，本实验是通过木桩进入沙中的深度来反应物体的重力势能大小的；
（2）为了探究物体重力势能大小与质量的关系，要控制物体被举高的高度相同，只改变物体的质量，已知m1＜m3，由上图知，应选择a、c两图实验进行分析；
（3）实验中为了探究重力势能大小与高度的关系，应控制物体的质量相同（m1＝m2），改变物体被举高的高度，即将物体从不同高度由静止自由放下，应选择图中a、b实验，b中物体的高度大，根据转换法，b中物体的重力势能更大，即当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越大；
（4）对比a、b、c三次实验，因b中木桩进入沙中的深度最大，由转换法，具有的重力势能最大的是图b中的物体。
故答案为：（1）木桩进入沙中的深度；（2）a、c；（3）不同高度；大；（4）b。
【变式训练2】（2021•平泉市一模）某物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示。
（1）若水平面绝对光滑，本实验 不能 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与 速度 有关。
（3）小华同学根据甲、丙两图得出结论：物体动能的大小与质量有关，她的看法是否正确？ 错误 （选填“正确”或“错误”），理由是 没有控制小球到达水平面时的速度相同 。
【拓展】小明将实验进行了改装：用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后放手，如图丁所示；两球离开弹簧时的速度 不同 （选填“相同”或“不相同”），纸盒被推开的距离 相同 （选填“相同”或“不相同”）。
【答案】（1）不能；（2）速度；（3）错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同；【拓展】不同；相同。
【分析】（1）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，实验将不能达到探究目的；
（2）动能大小跟质量和速度有关。在探究动能大小跟质量关系时，控制速度大小不变；在探究动能大小跟速度关系时，控制质量不变；
（3）影响动能大小的因素有物体的质量与速度，因此，在探究和分析结论时，一定要注意控制变量法的运用，并据此得出结论；
【拓展】弹性势能的大小与物体的弹性形变的程度有关。
【解答】解：
（1）若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的；
（2）由甲、乙图可知，小球的质量相同，小球从同一斜面的不同高度由静止滑下，到达斜面底部时的速度不同，撞击木块后木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，所以得出的实验结论为：物体的动能大小与速度有关；
（3）要探究小球动能与质量的关系，需要控制小球到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度由静止滑下，而甲、丙两图没有让小球从同一高度滚下，没有控制小球的速度相同，所以小明的看法错误；
【拓展】用形状相同的塑料球和铁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，但由于动能相同，对纸盒做的功应相同，对纸盒做得功是克服水平面给纸盒的摩擦力做功，摩擦力是相同的，根据W＝Fs可知，纸盒运动的距离也应该是相同的。
故答案为：（1）不能；（2）速度；（3）错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同；【拓展】不同；相同。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2021•泰州二模）如图所示，将一木块放在弹簧上，用手压木块，弹簧被压缩。松开手，木块竖直向上飞起直到最高点。下列说法正确的是（ ）
A．手压木块时，手对木块的压力与弹簧对木块的支持力是一对平衡力
B．弹簧恢复原状过程中，弹性势能不变
C．木块在没有离开弹簧前，所受弹力方向竖直向上
D．木块到达最高点时，木块处于平衡状态
【答案】C。
【分析】（1）一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上；
（2）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大；
（3）弹力方向与物体恢复弹性形变的方向相同；
（4）木块上升到最高点时对其进行受力分析。
【解答】解：
A、手压木块时，木块受到重力、压力和弹簧的支持力，这三个力平衡。手对木块的压力小于弹簧对木块的支持力所以这两个力不是一对平衡力，故A错误；
B、弹簧恢复原状过程中，弹性形变的程度变小，弹性势能减小，故B错误；
C、木块在没有离开弹簧前，弹簧被压缩，所以木块受弹力方向竖直向上，故C正确；
D、木块上升到最高点时，受到重力作用，合力不为0，不是平衡状态，故D错误。
故选：C。
2．（2020秋•通山县期末）2020年春，为了控制新型冠状病毒肺炎疫情，全国很多地方实行封闭管理，并使用无人机进行安全巡查。如图所示，在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（ ）
A．质量增大B．动能增大
C．重力势能增大D．弹性势能减小
【答案】C。
【分析】（1）动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。
（2）重力势能大小跟质量、被举得高度有关。被举得高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故C正确。
故选：C。
3．（2019秋•朝阳区校级月考）质量相同的物体甲和乙从同一高度处分别沿光滑斜面和粗糙斜面下滑到地面，物体的重力势能减少的情况是（ ）
A．甲物体减少的多B．乙物体减少的多
C．两物体减少的一样多D．无法确定
【答案】C。
【分析】物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度两个因素有关。
【解答】解：甲、乙两个物体的质量相等，从同一高度下滑，下滑到地面上时，两物体减小的高度相同，所以两物体减少的重力势能一样多。
故选：C。
4．（2021春•永定区期末）2020年5月26日，十三届全国人大三次会议通过了《第十三届全国人民代表大会宪法和法律委员会关于＜中华人民共和国民法典（草案）＞审议结果的报告》，高空抛物或者坠物行为责任人由公安等机关查找。高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种不文明的行为，会带来很大的社会危害，因为高处的物体具有较大的（ ）
A．动能B．重力势能C．惯性D．重力
【答案】B。
【分析】机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。
【解答】解：物体的质量越大，高度越高，重力势能就越大，高空抛物由于高度大，具有的重力势能就比较大，落下时对砸中的人或物体做的功就多，在很短的作用时间就会产生很大的破坏力。
故选：B。
5．（2021春•富县期末）“蹦极”是运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从高处竖直跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动时，其所受绳子的拉力F大小随时间t变化的图像如图所示，由此可知运动员（ ）
A．t0时刻重力势能最小
B．从起跳到t0弹性绳的弹性势能一直变大
C．所受拉力F对运动员始终做功
D．t0到tn过程中动能不变
【答案】A。
【分析】（1）物体的重力势能与物体所受的重力与物体的高度有关，在重力一定的情况下，高度越低，重力势能越小；
（2）弹性势能的大小与弹性形变程度的大小有关；
（3）力作用在物体上，物体在力的方向上如果移动一端距离，则力对物体做功；
（4）物体的动能与物体的质量与速度有关，在质量一定时，物体速度越大，动能越大。
【解答】解：A、t0时刻，绳子的拉力最大，绳子被拉得最长，跳跃者位置最低，高度最小，重力势能最小，故A正确；
B、从起跳后到运动员到达绳子的自然长度时，绳子没有被拉伸，绳子拉力为零，弹性势能为零，超过自然长度后，绳子被拉伸，弹性势能增大，所以从起跳到t0弹性绳的弹性势能先不变，后变大，故B错误；
C、在弹性绳恢复到原状之前，弹性绳对跳跃者有拉力，跳跃者在拉力F方向上移动了距离时，拉力对跳跃者做了功，当弹性绳恢复原状后，没有拉力，则不做功，故C错误；
D、t0到tn过程中，运动员下降时，动能先变大后变小；运动员上升时，动能先变大后变小，动能是变化的，故D错误。
故选：A。
6．（2020•无锡模拟）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．让同一木块从三个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
【答案】D。
【分析】（1）物体由于运动而具有的能叫做动能，动能的大小与物体的质量和速度有关；
（2）实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让质量不同的木块从同一高度下落，这样保证下落速度相同；即只有这样实验才更为科学严密。
【解答】解：A、实验中让质量不同的木块从相同的高度落下，通过观察三脚小桌下陷的深度来探究木块的重力势能大小与质量的关系，所以实验研究对象是木块，故A错误；
BC、探究重力势能大小与质量的关系，要控制木块所处的高度相同，质量不同，即让不同质量的木块从同一高度静止落下，故BC错误；
D、实验运用了转换法，通过观察三脚小桌下陷的深度来探究木块的重力势能大小与质量的关系，故D正确。
故选：D。
7．（2020春•石家庄期末）游戏“愤怒的小鸟”深受同学们的喜爱，游戏其实就是像打弹弓一样，把“小鸟”对准怪物打过去（如图），下列有关弹弓的说法正确的是（ ）
A．弹出“小鸟”时，弹弓的弹性势能转化为“小鸟”的机械能
B．弹弓的橡皮筋伸长过程中，弹性势能减小
C．弹弓的橡皮筋受力伸长，说明力能使物体发生运动状态的改变
D．被弹弓弹出后的“小鸟”，受到弹力和重力的作用
【答案】A。
【分析】（1）在一定条件下，弹性势能与动能可以相互转化；
（2）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（3）力的作用效果有二：改变物体运动状态，改变物体形状；
（4）物体由于惯性会变成原来的运动状态；地球周围的一切物体都受到重力的作用
【解答】解：
A、弹弓将“小鸟”弹出时，弹弓的弹性势能转化为“小鸟”的机械能（动能）．故A正确；
B、弹弓伸长过程中，形变增大，弹性势能增加。故B错误；
C、力可以改变物体的形状，所以弹弓在拉力作用下会伸长。故C错误；
D、被弹弓弹出的“小鸟”由于惯性继续向前运动，弹力作用不再存在，但“小鸟”受到重力作用。故D错误。
故选：A。
8．（2020秋•宜兴市期末）对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实质是限制了汽车的（ ）
A．动能B．摩擦力C．惯性D．惯性和动能
【答案】A。
【分析】动能大小和物体的质量、运动速度大小有关，质量一定时，速度越大，动能越大；
摩擦力大小和压力大小、接触面的粗糙程度有关；惯性只和物体的质量大小有关。
【解答】解：（1）摩擦力、惯性两个量的大小都与速度无关，所以对汽车进行限速不是限制汽车的摩擦力和惯性；
（2）动能大小和物体的质量、运动速度大小有关。对在高速公路上行驶的汽车，质量不变，进行限速，其动能会变小，即在突发事件时，对外做的功少，破坏力小。
综上分析可知，选项A正确。
故选：A。
9．（2020秋•无为市期末）在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求滚下，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法不正确的是（ ）
A．实验中所探究的“物体的动能”是指小球的动能
B．由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的高度有关
C．此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的
D．由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关
【答案】B。
【分析】AC、根据转换法，小球的动能大小是通过观察小球推动纸盒运动距离的远近来体现的，实验中研究对象是小球；
BD、物体的动能大小与物体的质量和速度有关，研究动能与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；
小球运动到水平面的速度由小球自由下滑的高度决定，据此分析回答。
【解答】解：AC、在物理学中，能够做功的多少表示物体具有能量的大小，实验中小球能够做功体现在推动纸盒运动的距离长短，推动纸盒移动的距离越远，说明小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以通过观察纸盒被推动的距离的大小，可以判断小球动能的大小，故A正确，C正确；
B、甲、乙两次实验，小球的质量相同，B由静止自由滚下的高度大于A滚下的高度，B运动到水平面时速度较大，B球将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得：质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大，由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的速度有关，故B错误；
D、甲、丙两图中，让质量不同的小球从相同高度自由下滑，目的是控制小球运动到水平面时的速度相同，根据控制变量法，可探究动能大小与质量的关系，由甲、丙两图实验现象可知，丙图中小球的动能大，故由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关，D正确。
故选：B。
二、填空题。
10．（2020•黑龙江一模）如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与 物体发生弹性形变大小 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也不同。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功 相同 ，（填“相同”或“不相同”）你判断的理由是 橡皮筋被拉的长度相同 。
【答案】物体发生弹性形变大小；相同；橡皮筋被拉的长度相同。
【分析】（1）具有弹性的物体发生弹性形变时，具有弹性势能。弹性势能的大小跟物体发生弹性形变大小有关，弹性形变越大，具有的弹性势能越大。
（2）弹性势能的大小用射出子弹的远近来表示，这种方法是转换法。
【解答】解：（1）弹弓弹性势能的大小是通过子弹射出的距离来表示，射出的越远，弹弓的弹性势能越大。
（2）弹弓弹性形变相同，弹性势能相同，射出子弹时，子弹飞行的远近跟子弹的质量有关，子弹质量越大，飞行距离越近。用子弹射出的远近反映弹弓的弹性势能时要保持子弹的质量相同。
（3）橡皮筋被拉的长度相同，所以具有的弹性势能相同，对子弹的做功相同。
故答案为：物体发生弹性形变大小；相同；橡皮筋被拉的长度相同。
11．（2020春•钦北区期末）一切运动的物体都具有动能：动能的大小跟物体 质量 和 速度 有关。
【答案】质量；速度。
【分析】机械能包括动能和势能；动能的大小与质量和速度有关；重力势能大小与质量和高度有关。
【解答】解：动能的大小与质量和速度有关，质量越大、速度越大，则物体的动能越大。
故答案为：质量；速度。
12．（2021•民勤县模拟）2020年6月23日，北斗3号最后一颗全球组网卫星发射成功!历时26年终于完成了北斗卫星导航系统的组网，展现了大国实力。搭载卫星的火箭在加速升空过程中，卫星的动能 增大 ，重力势能 增大 （均选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】增大；增大。
【分析】从动能和重力势能大小的影响因素分析：
（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大、速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大、高度越高，重力势能越大。
【解答】解：
搭载卫星的火箭在加速升空过程中，卫星的质量不变，速度增大，则动能增大；同时高度增大，其重力势能增大。
故答案为：增大；增大。
13．（2021春•临漳县期末）2021年5月29日，“天舟二号”货运飞船发射成功，它在加速升空过程中，动能 增大 ，重力势能 增大 （前两空均选填“增大”“不变”或“减小”）；5月30日，“天宫一号”与天和核心舱成功对接，对接成功后它们一直是相对 静止 的。
【答案】增大；增大；静止。
【分析】机械能包括动能和势能，物体动能和势能的变化会引起机械能的变化；动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大，则动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越大，则重力势能越大。
如果一个物体的位置相对于参照物发生了变化，它就是运动的；如果没有变化，它就是静止的。
【解答】解：“天舟二号”货运飞船在加速升空过程中，飞船的质量不变、速度增大，其动能增大；同时高度增加，其重力势能增大；飞船没有发生弹性形变，不考虑弹性势能，则机械能等于动能与重力势能的总和，所以它的机械能不断增大；
5月30日，“天宫一号”与天和核心舱成功对接，对接成功后，以其中的一个为参照物，另一个与参照物之间没有位置的变化，它们一直是相对静止的。
故答案为：增大；增大；静止。
14．（2020秋•新吴区期末）如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。
（1）若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 大 ，木块B被撞得越远；
（2）若要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从斜槽的 同一高度 滚下，速度相同时，质量越 大 的钢球将木块B撞得越远。
【答案】（1）大；（2）同一高度；大。
【分析】动能的决定因素有两个：质量和速度，当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一钢球，这样可以保证小球的质量相同；当研究动能大小与质量的关系时，要让钢球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同。
【解答】解：
（1）同一钢球从不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，把木块推得越远，则钢球对木块做的功多，钢球的动能大，说明了物体的动能与物体的速度有关，由此得出结论：在质量一定时，速度越大，物体的动能就越大。
（2）要保证不同质量的钢球运动到水平面时的速度相同，应该让不同质量的钢球从同一高度滚下，质量大的把木块推的远，说明了动能的大小和质量有关，在速度一定时，质量越大，动能也就越大。
故答案为：（1）大；（2）同一高度；大。
15．（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m1＝m2＜m3，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 多 ，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的 高度 有关；比较 a、c 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。
【分析】（1）本题是把物体的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各物体重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；
（2）重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大，结合图象进行分析判断。
【解答】解：
（1）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；
（2）由a、b两图可知，物体的质量m1＝m2，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a、c两图可知，物体的质量m1＜m3，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。
故答案为：多；高度；a、c。
三、实验探究题。
16．（2021•河西区模拟）小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想：
猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧A、B和C（长度和粗细均相同），一把长刻度尺，小球、木块各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同，实验数据如表所示。

（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的 动 能。实验中通过比较 木块移动的距离 来判断弹簧弹性势能的大小。
（2）为了验证猜想一，应选择表中 1、2、3 （填实验序号）三组数据进行分析；由此得出的结论是： 弹簧的材料 相同时， 弹簧被压缩的程度 越大，弹簧的弹性势能越 大 。
（3）为了验证猜想二，应选择表中 2、4、6 （填实验序号）三组数据进行分析。
【答案】故答案是：（1）动；木块移动的距离。（2）1、2、3；弹簧的材料；弹簧被压缩的程度；大。（3）2、4、6。
【分析】（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能，物体由于运动而具有的能量是动能。
（2）为了验证猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，应该保证弹簧的材料、长度、粗细相同，而弹簧被压缩的程度不同。
（3）为了验证猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关，应保证弹簧的长度、粗细、弹簧被压缩的程度相同，而弹簧的材料不同。
【解答】解：
（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能减小，而小球的动能增加，所以弹簧的弹性势能转化为小球的动能。实验中采用了转换法，通过比较木块移动的距离来判断弹簧弹性势能的大小。
（2）为了验证猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，应该保证弹簧的材料、长度、粗细相同，而弹簧被压缩的程度不同，故应该选择表中1、2、3三组数据分析，由表中数据可知：弹簧的材料相同时，弹簧被压缩的程度越大，弹簧的弹性势能越大。
（3）为了验证猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关，应保证弹簧的长度、粗细、弹簧被压缩的程度相同，而弹簧的材料不同，故应该选择表中2、4、6三组数据进行分析。
故答案是：（1）动；木块移动的距离。（2）1、2、3；弹簧的材料；弹簧被压缩的程度；大。（3）2、4、6。
实验次数
所使用的弹簧
弹簧被压缩后的长度/cm
木块移动的距离/cm
1
弹簧A
8
3.5
2
弹簧A
5
6.2
3
弹簧A
2
10.6
4
弹簧B
5
8.7
5
弹簧C
6
11.5
6
弹簧C
5
13.1