第1课 动能 势能 机械能(原卷版)-2023-2024学年九年级物理上册同步学与练(苏科版)

第1课动能势能机械能
1.知道动能、重力势能、弹性势能及机械能的概念；
2.了解影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素；
3.掌握探究影响动能、重力势能大小的实验过程；
4.控制变量法探究动能大小影响因素；
5.控制变量法探究重力势能大小影响因素；
6.了解机械能的转化及机械能守恒定律的应用；
1.机械能的相关概念
机械能：和总称为机械能。

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：物体由于而具有的能量叫做弹性势能。

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，它的重力势能，物体所处的高度越低，它的重力势能越小。

②在高度相同时，物体的质量越大，它的重力势能越大，物体的质量越小，它的重力势能越小。

③同一物体的越大，则它具有的弹性势能越大。

4.动能和势能可以相互转化
动能和重力势能是可以的。

如果只有动能势能相互转化，机械能的总和保持不变，或者说机械能是
的。

知识点一：能
一个物体能对另一个物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。

1．物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。

但是有能不一定正在做功。

物体能做多少功，就说它具有多少能。

2．功就是能转化多少的量度。

功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的。

功的单位是焦耳(J)，能的单位也是焦耳(J)。

【探究重点】
功就是能转化多少的量度
【例题精讲】
1.（2023江苏苏州一模）小雨练习发高远球，羽毛球离拍后的飞行轨迹如图中曲线所示，其中CD段羽毛球匀速下落。

下列有关说法正确的是（）
A．羽毛球离拍后继续上升过程中球拍在对球做功
B．羽毛球上升过程中，有部分动能转化成了重力势能
C．飞行过程中，羽毛球经过最高点B处时，动能为零
D．羽毛球飞行的整个过程中，机械能总量保持不变
【巩固训练】
2.（2023陕西渭南一模）如图所示，用手托着两个鸡蛋匀速升高1m。

下列说法正确的是（）
A．鸡蛋的重力势能不变B．鸡蛋的机械能守恒
C．鸡蛋处于非平衡状态D．手对鸡蛋做了功
知识点二：动能
1．什么是动能：物体由于运动而具有的能。

如图（1）所示，物体都具有动能。

行驶的汽车飞翔的小鸟空中的客机自由下落的小球2．影响动能的因素
物体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。

【探究重点】
1．动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。

例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

【例题精讲】
3.（2022·四川乐山）2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌，成为冬奥历史上该项目最年轻的金牌获得者。

比赛场地简化如图所示，AC为助滑道，B为AC的最低点。

运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中（不考虑一切阻力），重力势能转化___________能，机械能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

【巩固训练】
4.(2021·甘肃中考真题)如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是()
A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功
D．小球通过M、N两点时的速度大小相等
知识点二：势能
1．重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。

2．弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。

如图（2）所示，撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。

撑杆跳高拉开的弓箭
【探究重点】
1．重力势能的大小与质量和高度有关。

物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。

2．重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。

3．弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。

【例题精讲】
5.（2022·四川凉山）如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法，正确的是（）。

A.小球从A点下落到B点的过程中，重力势能转化为动能；
B.小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用；
C.小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小；
D.小球在B点时受到平衡力的作用
【巩固训练】
6.（2022·湖南长沙）如图为小庆滑雪时的情景，他收起雪杖加速下滑的过程中（）。

A.动能增大
B.重力势能减小
C.机械能增大
D.动能转化为重力势能
知识点三：机械能及其转化
1．动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

2．机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。

3．水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。

利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。

利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。

【探究重点】
1．在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。

如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。

2．在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。

如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。

【例题精讲】
7.（2023·安徽合肥·统考三模）跳远是一项传统的体育运动项目。

某同学参加跳远比赛的几个阶段如图所示，空气阻力不可忽略，则下列关于该同学在上述过程中，其能量变化的说法正确的是（）
A．加速助跑到起跳阶段，机械能保持不变
B．经过最高点时重力势能最大，动能为零
C．从起跳到落地的过程中，机械能先变小后变大
D．起跳后到最高点的过程中，重力势能增大，动能减小
【巩固训练】
8.（2022·青海）2022年4月，神舟十三号载人飞船安全着陆。

飞船在减速着陆过程中，下列说法正确的是（）。

A.动能不变
B.重力势能不变
C.机械能不变
D.与大气摩擦，内能增加
知识点四：机械能实验
【探究重点】
1．物体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．动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

【例题精讲】
9.(2021·湖北中考真题)如图所示是“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。

(1)实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止自由滚下，是为了探究钢球动能的大小与______的关系；
(2)本实验是通过比较木块被撞击后______来比较钢球动能大小；
(3)小明猜想，如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会______。

【巩固训练】
10.(2021·山东济宁市·中考真题)蹦蹦杄备受青少年喜爱，图是小明玩蹦蹦杆的情景，小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧时，原有的重力势能就以______的形式储存在弹簧中，跃起后，蹦蹦杆离开地面，小明和蹦蹦杆一起向上运动，随后又向下运动，往返多次后，弹簧的温度有所升高，这是通过______的方式改变了弹簧的内能。

1.（2023北京北师大实验中学一模）关于如图所示的各种现象说法正确的是（）
A．甲图中，自行车运动员在爬坡过程中重力势能增加，动能一定减小
B．乙图中，火箭加速升空，机械能不变
C．丙图中，跳水运动员加速下落过程中，重力势能转化为动能
D．丁图中，跳伞运动员在空中匀速降落过程中动能减小
2.（2021·广西桂林·中考真题）高空坠物危害大，就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸烂。

下列说法正确的是（）
A．运动的苹果具有动能B．高空的苹果没有重力势能
C．下落过程中苹果的动能减小D．下落过程中苹果的重力势能增大
3t的奥运五环缓缓升起。

若将升起过程看成3.（2022·安徽省）如图，在2022年北京冬奥会开幕式上，质量约为
匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（）。

A.重力势能不变
B.动能增大
C.机械能不变
D.机械能增大
4.(2020南通)在“探究纸锥下落的快慢”的活动中，将纸锥从高处释放。

若纸锥竖直下落时，受到的空气阻力随下落
速度的増大而增大，则纸锥在空中竖直下落过程中，下列情形可能的是()
A．速度先增大后不变B．速度先增大后减小
C．动能转化为重力势能D．机械能先増大后减小
5.(2021·江苏江苏·中考真题)跳伞运动员从高空跳下后沿直线向下做加速运动降落伞打开后开始减速，落地前运动员的速度已减至安全值且保持不变，若把运动员和降落伞作为一个整体进行研究，则()
A．加速运动时动能转化为重力势能
B．减速运动时所受的阻力大于重力
C．匀速直线运动时机械能保持不变
D．整个过程中所受的阻力保持不变
6.疫情期间，某快递公司用无人机进行无接触配送包裹。

无人机携带包裹匀速上升时，包裹的动能______，重力势能______，机械能______。

(以上三空均选填“增大”、“减小”或“不变”)
7.(2021·四川攀枝花·中考真题)如图所示为游乐园过山车的轨道示意图，过山车从高处加速滑下的过程中，轨道对车的支持力______(选填“不”或“要”)做功，过山车重力势能______(选填“增加”、“减少”或“不变”)。

8.小明用如图所示的装置“探究物体的动能跟哪些因素有关”，让小球从斜面上自由滚下，到达平面后将木块撞出一段距离。

图中m A=m B<m C=m D，h A=h C=h D>h B。

(小球与斜面之间的摩擦忽略不计)
(1)实验中用___________反映小球的动能大小。

(2)通过比较A和B两次实验现象，可得出：质量相同的物体，___________越大，它的动能越大。

(3)根据题中已知可得出在B、C和D实验中木块被撞击的距离关系为：s B___________s C___________s D
1.(2021·贵州贵州·中考真题)有人设想的“永动机”如图所示。

下列对该装置开始转动后的分析正确的是()
A．装置所具有的机械能始终不变
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
2.(2020·浙江舟山·中考真题)乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是()
A．v a＞v b＞v c B．v b＞v c＞v a C．v a＞v c＞v b D．v a＝v b＝v c
3.(2020·苏州市吴江区盛泽第二中学九年级一模)如图所示，一弹簧左端固定，右端连接一个小球，把它们套在粗糙的平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。

则小球由a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是()
A．小球在a、c点，弹簧的弹性势能最大
B．小球从a点到b点的过程，小球的动能越来越小
C．小球从b点到c点的过程，小球的动能越来越小
D．小球在a点，弹簧的弹性势能最小
4.小明将弹力球竖直向上抛出，不考虑空气阻力，下列图像中，表示弹力球从离开手到落地的过程中动能随时间变化关系正确的是()
A．B．C．D．
5.（2023·天津和平·统考三模）如图所示，我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的势能______，机械能______（以上两空均填“变大”、“变小”或“不变”）。

6.（2022·湖北黄冈、孝感、咸宁）凝聚着我国古代劳动人民智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程，由分水鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰等组成（如图所示），其在引水灌溉，防洪减灾方面发挥着重要作用。

枯水季节，由于内江河床较低，在水受到的___________力作用下，大量的水落入内江，其重力势能___________（选填“增大“减小”或“不变”）；洪水季节，由于宝瓶口的限流作用，导致内江水的流速较小，外江水的流速较大、压强较___________，大量的水涌入外江。

7.（2022·四川遂宁）某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。

原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为______N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能______（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。

8.(2021阳泉模拟)随着科技的发展，手机已进入了人们工作、娱乐、生活的各个方面。

人们在购买新手机后，往往要加贴屏幕保护膜以保护液晶触摸屏。

小明想知道保护膜的防护能力。

于是在物理老师的协助下从市场上购买了4
款不同品牌的手机钢化保护膜，厚度均为0.3mm，进行测试。

实验步骤如下：
（1）将表面平整的硬木块（表面积足够大）放在铁架台底部。

（2）将钢化保护膜放在木块上，借助直尺调整横铁杆的高度使其离保护膜10cm，将质量为5g的钢球从横铁杆处静止释放，观察钢球落在保护膜上时，膜是否出现裂纹，并记录观察结果。

之后将横铁杆的高度每次增加2cm重复上述实验步骤直至保护膜第一次出现裂纹后停止实验。

（3）换用其余3款钢化保护膜重复实验步骤（2）并记录，实验完成后得到下表数据。

实验完成后，小明进行了分析思考：
①通过上表的记录可以初步得出______款保护膜的防护性能最差；
②本实验中应用的物理探究方法，最主要的是______；
③为了保证实验结论的准确性，在购买保护膜时除了保证厚度相同外，还要保证______相同；
④当小球的下落高度为20cm时，A和C两款保护膜均出现裂纹，所以可得出这两款膜的防护性能是相同的。

但经过深入分析后小明认为这个结论不准确。

原因是______。

1.（2023安徽亳州一模）明明同学在体育课上练习抛实心球，他用200N的力把实心球抛出7.5m。

抛出的小球在
空中运动的轨迹如图所示，b点为最高点，a、c两点在同一高度，则下列说法正确的是（）
计算出明明对实心球做了1500J的功
A．根据W Fs
B．实心球在a、c两点的重力势能相等，但是两点的动能不相等
C．实心球在b点重力势能最大，动能最小为零
D．实心球从b点运动到d点过程重力势能全部转化为动能
2.(2020大庆)如图所示，一物块沿固定不动的斜面匀速下滑，则下列说法中正确的是()
A．物块可能受两个力作用
B．物块对斜面的压力和斜面对物块的支持力是对平衡力
C．物块的机械能减小
D．物块的重力势能转化为动能
3.(2021·浙江温州市)一颗番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠如图，同时番茄仍有较大速度并继续下沉。

若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能()。

A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和；
B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和；
C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和；
D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
4.（2022·江苏苏州）手机具有录音和显示波形的功能。

某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。

下列说法正确的是（）。

A.每次发声的时间间隔相等；
B.整个过程中乒乓球的机械能不变；
C.乒乓球每次弹起时的动能依次减小；
D.乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同
5.(2020黄石)如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度。

释放小球，小球向下运动到最低点B(不超过弹簧弹性限度)，小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是()
A．小球的重力势能--直在减少，动能一直在增加
B．小球减少的重力势能全部转化为动能
C．弹簧的弹性势能不断增大
D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大
6.(2021·江苏苏州市)如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，将它们由静止释放，在物块P下落到地面的过程中，P、Q间细线拉力大小为F。

(细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起)()。

A．钩码落地前F=3mg，Q的机械能增大；B．钩码落地前F<3mg，Q的机械能增大；
C．钩码落地后F=2mg，P的机械能不变；D．钩码落地后F>2mg，P的机械能减小
7.（2022·广东广州）如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。

将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。

经台面反弹后上升过程球的动能___________（选填“增大”“不变”“减小”），N___________比M高（选填“可能”“不可能”）。

球从N点下降时，台面己升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P___________比N高（选填“可能”“不可能”）。

8.(2020·广西桂林)如图所示，质量为50g的金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。

在从a到b的过程中，重力做功为___J；在整个运动过程中，小球克服导轨摩擦消耗的机械能为___J。

9.(2021·湖北中考真题)几个同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的。

于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想∶(1)可能与秋千的摆长l有关；(2)可能与人和秋千坐垫的总质量有关；(3)可能与秋千摆幅(摆动时人离开中心点B的最大距离)有关。

于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表。

摆球往返摆动一次
实验序号摆长1/m摆球质量/g摆幅/m
的时间/s
10.7200.05 1.7
2 1.0200.08 2.0
3 1.0300.05 2.0
4 1.0300.08 2.0
5 1.3200.05 2.3
请回答下列问题∶
(1)实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟___________(选填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”的关系；
(2)从本次实验可以得到的结论是∶摆往返摆动一次的时间由___________决定；
(3)本实验用到的科学研究方法是___________；
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的。

某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调___________(选填“长”或“短”)。