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第十二章 机械能与内能
课时12.1 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. 了解机械能的转化。
题型汇总：动能和势能的概念、及其影响因素、探究影响物体动能/势能的影响因素、机械能的概
念、动能和势能的转化与守恒、机械能守恒的条件。
能量
能：一个物体能够对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量。做的功越多，就表明这个物
体的能量越大。流动着的风、张开的弓、举高的重锤都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。
动能
定义：运动的物体能对其他物体做功，它就具有能量。这种由于运动而具有的能量叫作动能，
物体的动能越大，它能对其它物体做的功就越多。
影响因素：物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体具有的动能
就越大。它能对其他物体做的功就越多。
实验：控制变量法探究动能大小与哪些
因素有关
实验一：探究动能大小与速度的关系。
应控制物体的质量不变。同质量或同一小车（小球），分别
从斜面的不同高度释放，撞击时速度不同，观察木块被撞击后移
动的距离来比较动能的大小；
结论：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。（实验过程中注意，如果只用一套器材，
第二次实验前要标注木块的最终位置）。
实验二：探究动能大小与质量的关系。应保证物体具有相同的速度。质量不等的小车（小球）从斜坡的同一高度释放，目的是为了到
达水平面时初始速度大小相等。
结论：在速度一定时，物体的质量越大，动能越大。
势能
定义：重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
(1) 弹性势能：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，形变物体所具有的能
量。
*物体有弹性无形变或有形变无弹性都没有弹性势能，必须既有弹性又有形变。实例：拉伸的
弹簧、拉弯的弓、压弯的树枝。
影响因素：同一物体形变量变大，弹性势能变大。
(2) 重力势能：被举高的物体同样具有做功的本领，所具有的势能。
影响因素：物体的重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，它具有的重力势
能就越大。
实验：控制变量法探究重力势能大小与哪些因素有关
1、探究重力势能大小与质量的关系时，保持高度不变；
2、探究重力势能大小与高度的关系时，保持物体质量不变。
通过观察（小木桌）深入沙子的深度（或沙子、或橡皮泥的凹陷程度）来反应重力势能的大小。
动能和势能的转化
机械能：在物理学中，动能和势能统称为机械能。
机械能守恒定律：只有动能与势能相互转化的过程中，如忽略内能等损失时，即忽略摩擦力、
不计空气阻力时，机械能的总和保持不变。
考点一 动能和势能的概念
1．高空抛物存在巨大的安全隐患，因为位于高处的物体具有较大的（ ）
A．弹性势能 B．重力势能 C．内能 D．动能
2．“车窗抛物”扔掉的不仅是文明，还会引发事故，因为从高速行驶的车中抛出的物体具有较大的（ ）
A．内能 B．动能 C．重力势能 D．弹性势能
3．暴雨来临前，狂风把小树吹弯了“腰”，这说明是风力使小树发生 ；被吹弯“腰”的小
树具有 能。
4．在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能 E 随时间t变化的图象最接近的
k
是（ ）
A． B．
C． D．
考点二 动能和势能的影响因素
5．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
6．运用知识解决问题：交通部门在不同的路段对机动车行驶速度进行限制，这是因为质量一定时，
越大，物体的动能越大，在同一路段，不同车型限速不同，是因为 越大，物体的
动能越大。
7．立定跳远是淮安体育中考项目之一，其动作分解如图，在此过程中考生（ ）
A．上升时，动能减小，势能减小B．上升时，动能增大，势能增大
C．下落时，势能减小，动能增大
D．下落时，势能增大，动能减小
8．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
9．“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．t 时刻重力势能最小
0
B．从起跳到t 弹性绳的弹性势能一直变大
0
C．所受拉力F对运动员始终做功
D．t 到t 过程中动能不变
0 n
考点三 探究影响物体动能大小的因素
10．用如图的装置探究动能大小与哪些因素有关。让小车从斜面顶部由静止开始下滑，撞击置于水
平面上的木块。
（1）实验时用木块被撞击后移动的 来反映小车动能大小。
（2）让装有钩码的小车和未装钩码的小车分别从斜面顶部由静止开始下滑，小车运动到水平面上时的速度大小 （选填“相等”或“不等”），装有钩码的小车将木块推得较远，这说
明动能的大小与物体的 有关。
11．“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图 1所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，
运动至水平木板上后与木块碰撞。
（1）此实验是研究 （选填“碰撞前小车”、“碰撞后小车”或“碰撞后木块”）的动
能，通过 来反映动能的大小。
（2）比较场景①和②，可探究动能大小与 的关系，结论可用来解释汽车 （选填
“超速”或“超载”）的危害。
（3）移去木块后，进行场景③和④实验时，小车在水平木板上滑行距离相同，此时小车在水平
面上克服摩擦力做的功分别为W 、W ，则W W （选填“＞”、“＝”或“＜”），选用这
1 2 1 2
两个场景 （选填“能”或“不能”）说明小车动能与质量的关系。
12．“探究物体动能大小与哪些因素有关”实验中，小华让质量不同的小球从同一斜面同一高度由
静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球与接触面的摩擦以及
撞击过程中的能量损失，图乙中球离开弹簧前的接触面光滑，离开后接触面粗糙）。（1）将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是 。
（2）该实验是通过观察 来反映小球的动能大小。
（3）小明同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，
撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与 （质量/速
度）的关系。
（4）小明觉得利用图乙的装置，也能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的
小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块；小华觉得将质量不同的小球从同
一高度静止释放（图丙）撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系 （小
明/小华）的设计方案不可行。
考点四 探究影响物体势能大小的因素
13．如图是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验。图中三个相同的木桩被从空中静止释放的
铁块A、B、C撞击后陷入沙坑的情况，在此实验中，m ＝m ＜m ，铁块所处的初始高度h ＝h ＜
A C B A B
h。
C
（1）实验中我们通过观察 来比较重力势能的大小。
（2）为探究“重力势能大小与物体的质量的关系”，应对比 两铁块的撞击实验，得到
的结论是： 。
14．用如图甲所示的装置探究“重力势能的大小与哪些因素有关”时，为更好显示并比较重力势能
的大小，小明同学想用橡皮泥代替沙子，小华同学想用海绵代替沙子，从实验效果看 同
学的方法更适合，图乙和图丙实验探究的是重力势能的大小与 的关系．15．在“模拟打桩”的实验中，原来处于同一沙槽、相同深度的1、2、3、4个相同木桩，经A、
B、C三个重锤从高处由静止下落撞击后，最终所处的位置如图所示。由此可知：实验中可通过
观察 来比较重锤重力势能的大小，若 B、C 两锤下落高度相同，则
（选填“B”或“C”）锤的质量要大一些；若A锤质量大于B锤质量，可推测 （选
填“A”或“B”）锤下落高度较高。
16．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物
体的弹性形变有关。
（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如图实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）：如图所
示，将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，
松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块 ，从而比较弹簧弹性势能的大
小。
（2）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的，理由是
。
（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木
块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是 的（选填“正确”或“错误”），
理由是 。17．如图所示，你一定动手做过这个“会跳的卡片”吧！图甲中，A为外表面，B为内表面，实验
时用手把卡片平压在桌面上，使橡皮筋伸长，当 （选填“A”或“B”）表面在下面时，卡
片会弹跳得高一些．在图乙、丙中（橡皮筋松弛），实验时 （选填“乙”或“丙”）图
中卡片会弹跳得高一些，这是因为其橡皮筋的 较大．
考点五 机械能的概念
18．如图所示，将把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。下列
说法正确的是（ ）
A．摆动过程中，绳子对铁锁的拉力和铁锁对绳子的拉力是一对平衡力
B．摆动过程中，铁锁的运动状态一定发生变化
C．摆动过程中，铁锁的机械能保持不变
D．若绳子突然断开，铁锁将做匀速直线运动
19．如图所示的单摆，摆球从A点静止释放、经过最低点B到达C点后返回，下列说法正确的是（
）A．细绳对球的拉力是细绳的形变产生的
B．球在A、B两点的机械能相等
C．球在B点时，若受到的力突然全部消失，球将竖直下落
D．球在C点时处于平衡状态
20．如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下
列说法正确的是（ ）
A．球在B、C两点的机械能相等
B．球在A、D两点的机械能相等
C．球从O点到C点的过程中机械能减少
D．球从D点到C点的过程中动能减少
21．如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片，由图可以看出皮球弹跳
的高度逐渐变小，A、B是同一高度的两点，以下相关说法中正确的一项是（ ）
A．A点的机械能等于B点的机械能
B．A点的重力势能等于B点的重力势能
C．A点的动能等于B点的动能D．A点的速度等于B点的速度
22．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列
说法正确的是（ ）
A．皮球经过同高度的A、B两点时动能相等
B．皮球经过同高度的A、B两点时机械能相等
C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
23．如图所示，下列事例中机械能不变的是（ ）
A． 火箭加速升空 B． 小孩慢慢滑下
C． 汽车水平路减速中 D． 卫星绕地转动
24．如图所示，用无人机运送包裹，在带着两个包裹水平匀速飞行过程中，无人机受到的升力的施
力物体是 ；包裹的机械能 （填“变大”、“变小”或“不变”）；以无人机为参
照物，包裹是 （填“运动”或“静止”）的。若将第一个包裹交给客户后，接着以相同的
水平速度送第二个包裹，发动机两次功率 （选填“相等”或“不相等”）。25．城市里尘土飞扬，如图是某城市新型洒水车，洒水车在水平路上一边向前匀速直线行驶一边向
高空喷洒水雾，在此过程中，洒水车的机械能 （选填“变大”、“变小”“不变”），
洒水车喷雾时后方常会出现彩虹，这是光的 现象。
考点六 动能和势能的转化与守恒
26．如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下
列说法正确的是（ ）
A．球在B、C两点的机械能相等
B．球从A点到O点的过程中机械能增加
C．球从B点到C点的过程中机械能减少
D．球从D点返回后还可以到达A点
27．如图所示，是小明做一个“魔罐”，他在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将铁块用细绳绑在
橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞固定。做好后将“魔罐”从不太陡的斜面上滚到
水平面，下列说法正确的是（ ）
A．罐子滚下后会返回，可能滚上斜面B．罐子从斜面滚下的过程中，机械能的总量保持不变
C．罐子从斜面往下滚动时，重力势能全部转化为动能
D．罐子在水平面返回过程中，动能转化为弹性势能
28．如图，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球由静止开始从a点经最低点b运动至c点，下列
分析正确的是（ ）
A．小球在a、b两点的机械能相等
B．从b到c的过程，小球的动能增大
C．从a到c的过程中，小球的机械能保持不变
D．从a到b的过程中，小球的动能转化为重力势能
29．如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置
由静止开始释放，当两球到达悬点正下方k点时，此时橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在k点
时两球的速度大小关系是（ ）
A．v ＝v B．v ＜v C．v ＞v D．无法确定
甲 乙 甲 乙 甲 乙
考点七 机械能守恒条件
30．把一个小球从手中抛出，当它离开手时具有的机械能是20J，如果不考虑空气的阻力，当小球
下落到某一高度时具有的重力势能是6J，动能为（ ）
A．15J B．14J C．13J D．12J
31．如图所示，把篮球以一定的初速度抛向空中，忽略空气阻力，下列图中哪一个图象能正确反映
篮球离手后至落回地面前机械能（E）与篮球离地面的高度（h）的关系（ ）A． B．
C． D．
