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第 6 课 动能 势能 机械能
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课程标准 课标解读
1．了解什么是动能及其影响因素。 1、通过实例认识到运动的物体具有动能，通过探究知
道动能的大小与物体的质量和运动速度有关。
2．了解什么是势能，知道弹性势能和重
力势能的概念以及影响他们的因素。 2、知晓势能的概念，通过探究，知道弹性势和重力势
能的概念和决定因素。
3. 了解什么是机械能，动能和势能的应
用。 3、了解机械能的概念及动能和势能的应用。
知识精讲
知识点01 动能
动能
(1) 概念：物体由于运动而具有的能量，叫做动能。动能越大，对其他物体做的功就越多。
(2) 影响因素：动能与速度和质量有关，速度越大，质量越大，动能越大。
(3) 实验探究：控制变量法
【即学即练1】下列物体具有动能的是（ ）
A．正在下落的雨点 B．被拉长的橡皮筋
C．阳台上的花盆 D．上了堂的子弹
答案 A
解析 任何物体都有质量，所以静止时没有动能，只要物体运动就一定会有动能；
正在下落的雨点是运动的所以具有动能，而被拉长的橡皮筋、阳台上的花盆、上了堂的子弹都是静止的，
所以没有动能。
故选：A。
知识点02 势能
1.弹性势能
(1) 概念：发生弹性的形变的物体能对物体做功，表明它具有能量，这种能量叫弹性势能。(2) 影响因素：只与物体的弹性形变有关系，弹性形变越大，弹性势能越大
2.重力势能
(1) 概念：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
(2) 影响因素：重力势能与质量,高度有关,质量越大,高度越高,重力势能越大.
(3)重力势能和弹性势能统称为势能。
【即学即练2】关于势能的概念，下列说法中正确的是（ ）
A．弹簧的势能一定比橡皮筋的势能大
B．甲物体比乙物体举得高，甲物体就一定比乙物体势能大
C．钟表上的发条被拧得越紧，势能就越大
D．跳伞运动员匀速下落，势能不变
答案 C
解析 A、发生弹性形变的物体，形变量越大，弹性势能越大，弹簧的弹性势能不一定比橡皮筋的弹性势能
大，故A错误；
B、重力势能与质量和高度两个因素有关，不能单独从高度上判断重力势能的大小，故B错误；
C、钟表上的发条拧得越紧，形变量越大，弹性势能越大，故C正确；
D、跳伞运动员匀速下落，高度减小，质量不变，势能减小，故D错误。
故选：C。
知识点03 机械能
机械能
(1) 概念：动能和势能统称为机械能。
(2) 注：一个物体可同时具有动能和势能，动能和势能可相互转化。
【即学即练3】踢键子起源于汉代，高承（事物纪原）记：“今时小儿以铅锡为钱，装以鸡羽，呼为健
子，…”。如图，毽子某次被踢出后，竖直上升经过某一位置时，键子的重力势能和机械能分别为E 和
p1
E，下落经过同一位置时，重力势能和机械能分别为E 和E，则（ ）
1 p2 2
A．E ＝E E＝E B．E ＜E E＝E
p2 p1 2 1 p2 p1 2 1
C．E ＝E E＜E D．E ＞E E＞E
p2 p1 2 1 p2 p1 2 1
答案 C解析 毽子某次被踢出后，竖直上升经过某一位置时，由于此时的高度是相同的，质量也相同，故重力势
能是相同的，即EP2＝EP1；
毽子在上升、下落的过程中，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，即 E2＜E1；
故ABD错误，C正确。
故选：C。
能力拓展
考法01 考察动能大小及其影响因素
【典例1】如图是物体离手后，在空中飞行过程中动能E 随时间t变化的曲线，运动的物体可能是
k
（ ）
A．斜向上投掷出去的铅球
B．一松手由静止下落的乒乓球
C．竖直向上垫起的排球
D．离开脚后在地上滚动的足球
答案 A
解析 A、斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零（处于最高点
时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0）。
从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此
过程动能增大。整个过程动能先减小再增大。
B、一松手由静止下落的乒乓球的动能始终在增大，故B错误；
C、竖直向上垫起的排球，排球到达最高点时的动能为零，故C错误；
D、离开脚后在地上滚动的足球，足球滚动的越来越慢，动能越来越小，故D错误；
故选：A。
考法02 考察势能大小及其影响因素【典例2】两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始
时篮球的重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．两个一样大 B．落在a处的大
C．落在b处的大 D．无法比较大小
答案 B
解析 篮球从静止开始下落，是由重力势能转化为动能；到达地面后，篮球撞击地面，是由动能转化为弹
性势能；根据篮球留下的印迹可知，a处的印迹大，说明篮球落在a处时具有的弹性势能大，所以其开始
下落时具有的重力势能就大。
故选：B。
考法03 考察动能和势能大小变化
【典例3】如图所示，在光滑的（不计摩擦）水平台面上，一轻质弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O
点是弹簧保持原长时小球的位置。先压缩弹簧使小球位于A位置，然后释放小球，小球会在AB间做往复
运动（已知AO＝OB），小球从A位置运动到B位置的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在A点时弹簧的弹性势能最小
B．小球在O点时动能最大
C．弹簧从A到O过程是动能转化为弹性势能
D．弹簧从O到B过程弹性势能减小
答案 B
解析 由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；
A、小球在A点时，弹簧的形变最大，具有的弹性势能最大，故A错误；
BC、从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向
右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为
零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大，故B正确，C错误；
D。小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性形变程度变大，则弹簧的弹性势能变大，故D错误。故选：B。
考法04 考察动能和势能的转化及守恒
【典例4】弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上
升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B．b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C．在a状态时弹簧的弹性势能最大，人的动能最小
D．在c状态时小金受力平衡，故速度为零
答案 C
解析 A、a→b的过程中，弹簧的形变程度减小，弹簧的弹性势能减小，弹簧的弹性势能不断转化为小金的
机械能，故小金的机械能不断增加；
开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的
减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小金的速度达到最大，此时动能最大；弹力继续减小，当向上的弹
力小于向下的重力时，小金做减速运动；
所以，a→b的过程中，小金先加速后减速，在b状态时速度并不是最大，此时弹簧恢复到原长，无弹力，
人只受重力作用，处于减速阶段，故在b时动能不是最大，故A错误。
B、b→c的过程中，即人离开地面上升的过程，小金的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，
所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故B错误。
C、a是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在a状态时弹簧的弹性势能最大；此时人的速度为零，
其动能最小，故C正确。
D、在c状态时，小金只受到重力作用，受力不平衡，故D错误。
故选：C。分层提分
题组A 基础过关练
1. 如图所示是探究动能大小与哪些因素有关的实验装置，小车从粗糙斜面上某一高度由静止开始释放，撞
击静止于水平木板上的木块（不计空气阻力），将木块推出一段距离。下列说法正确的是（ ）
A．小车动能的大小是通过小车推动木块移动的距离来反映的
B．小车释放的高度与小车推动木块移动的距离无关
C．小车在斜面上向下运动的过程中，动能增加势能减小，机械能守恒
D．若木板的表面光滑且足够长，该实验装置仍能探究出小车的动能与哪些因素有关
答案 A
解析 A、在研究动能大小与什么因素有关时，我们是通过观察小车推动木块移动的距离来反映小球动能大
小的，采用的是转换法的思想，故A正确；
B、由于动能的大小与物体的质量和速度有关，小车释放的高度越高，小车到达斜面底端速度越大，具有
动能越大，小车推动木块移动的距离越长，故B错误；
C、小车在斜面上向下运动的过程中，动能增加势能减小，但是斜面粗糙，需要克服阻力做功，机械能减
小，故C错误；
D、若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小车和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，
就不能达到通过比较距离来比较动能的目的了，故D错误。
故选：A。
2. 如图所示，小晨用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验，A、C是小球能摆到的最高点，B
点是小球的最低点，忽略空气阻力，下列分析不正确的是（ ）
A．如在B点把绳子剪断，小球此后至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变B．如在D点绳子突然断了，小球不可能落到E点，如果落到E点左侧，则小球脱离绳子后动能先减小后
增大
C．小球在整个运动过程中受到2个力的作用，这2个力都对小球做功，其中小球在B点受到平衡力的作
用
D．A、C距地面高度相同，小球在A、C两点速度为零，但小球受到的力不平衡
答案 C
解析 A、如在B点把绳子剪断，小球由于惯性继续向前运动，由于受重力作用小球向下运动，小球进行曲
线运动，小球的运动状态时刻在变，由于忽略空气阻力作用，小球的机械能不变，选项正确。
B、小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点的下方E点，如
果落到E点左侧，说明小球从B向A运动过程中，小球脱离绳子，小球由于惯性还在处于上升阶段，动能
转化为重力势能，动能减小，速度减小，但是小球还受到重力作用，重力改变小球的运动状态，小球在下
降过程中重力势能转化为动能，速度在增大，所以小球的速度先变小后增大，选项正确。
C、小球在整个运动过程中受到重力和拉力两个力的作用，小球在重力的作用下移动距离，重力对小球做
功，小球在拉力作用下没有移动距离，拉力对小球没有做功，选项错误。
D、A、C 距地面高度相同，重力势能相同，整个过程忽略空气阻力，机械能守恒，小球的动能相等，小
球在A、C两点速度为零，此时小球受到竖直向下的重力和拉绳子方向的拉力作用，这两个力方向不是相
反的，所以不是平衡力，选项正确。
故选：C。
题组B 能力提升练
1. 如图自然状态下的弹簧，现在它上面放铁球，松手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度
最大，到达C位置小球的速度变为零（整个过程中不计能量损耗）。则下列说法正确的是（ ）
A．在C位置弹簧的弹性势能最大
B．从A点到C点铁球的动能一直减小
C．从A点到B点铁球的动能和重力势能之和不变
D．从A点到C点铁球的动能和重力势能之和一直增大
答案 A解析 A、据图可知，在C位置时弹簧的弹性形变程度最大，其弹性势能最大，故A正确；
B、由题意可知，铁球在A位置速度为0，到达B位置速度最大，到达C位置小球的速度变为零，所以整
个过程中小球的速度先变大后变小，则其动能是先变大，后变小，故B错误；
CD、铁球的动能与重力势能之和就是铁球的机械能；
整个过程中不计能量损耗，从A点到C点，弹簧被压缩，其弹性势能增大，该过程中铁球的一部分机械能
转化为弹簧的弹性势，所以，铁球的机械能（即铁球的动能和重力势能之和）始终是减小的，故CD错误；
故选：A。
2. 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．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等
答案 C
解析 A、由图可知，每次小球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机
械能逐渐变小，所以小球在M点的机械能大于N点的机械能；
当皮球落到M、N两点，且皮球达到最大形变时，其动能与重力势能都为零，又因为小球在M点的机械能
大于N点的机械能，所以小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能，则在M点的圆斑要大于在N点
的圆斑，故A错误。
B、从轨迹来看，小球在最高点时，竖直方向的速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方
向速度；故B错误。
C、由前面解答可知，小球的机械能逐渐变小，且C点在D点之前，所以小球在D点时的机械能小于在C
点时的机械能，故C正确。
D、小球的机械能逐渐变小，且A点在B点之前，所以小球在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能
是物体动能与势能的总和，在A、B两点高度相同则重力势能相同，所以小球在A点的动能大于在B点的
动能；故D错误。故选：C。
题组C 培优拔尖练
1. 如图甲所示，将一根弹簧和一个质量为1kg的金属球（球上有小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现
将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，弹簧原来的长度 （选填“大
于”、“小于”或“等于”）40cm，在0﹣t 过程中，小球的动能 （选填“增大”、“减小”、
1
“先增大后减小”或“不变”），此过程中小球重力势能的变化量 （选填“大于”、“小于”或
“等于”）动能变化量，在t、t、t 三个时刻，小球的动能分别为E E E ，其大小关系是
1 2 3 k1 k2 k3
（用“＞”、“＝”、“＜”连接）
答案 大于；增大；大于；Ek1＞Ek2＞Ek3
解析 由图象可知，小球最终会静止在弹簧上，此时弹簧受到了小球向下的压力，且此时小球的高度为
40cm，故弹簧的原长要大于40cm；
在0﹣t1过程中，小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，小球的动能增大；
由图象可知，小球每次弹起的最大高度减小，说明小球运动时受到阻力的作用，且小球的机械能会转化为
弹簧的弹性势能，故在0﹣t1过程中小球重力势能的变化量大于动能变化量；
由于小球受到阻力的作用，小球的一部分机械能会转化为内能，在t1、t2、t3三个时刻，小球的高度是相
同的，小球的重力势能相同，动能会越来越小，其大小关系为：Ek1＞Ek2＞Ek3。
故答案为：大于；增大；大于；Ek1＞Ek2＞Ek3。
2. 为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。图甲
是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木
块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、
B处由静止自由释放然后分别撞击到放在是同一水平面上的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静
止时的情景。（1）实验中所探究的“物体的动能“是指 （填“小球”或“木块”）的动能。
（2）若探究动能大小与质量的关系，每次实验时，都要将小球从斜面的 由静止释放，其目的是 。
（3）小球动能的大小是通过 来反映的。
（4）该实验在操作时很难操控的是 。
（5）若要探究动能大小与速度的关系，应选择图 实验（填：“甲”或“乙”）进行试验。木块在水
平面上滑动时，受到水平面的摩擦力 （填“变大”“变小”或“不变”），克服摩擦力做功的功率
（填“变大”“变小”或“不变”）。
（6）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？ 原因是 。
答案 小球；同一高度；控制小球到达水平面时速度相同；木块被推动的距离；
铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；乙；不变；变小；不能；木块做匀速直线运
动
解析 （1）在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，“物体动能”指的是小球刚滚到水平面
时的动能；
（2）要研究铁球的动能大小与质量的关系，需要从斜面同一高度由静止释放小球，的目的是控制小球到
达水平面速度相同；
（3）该实验是通过铁球与木块共同移动的距离来表示小球具有的能量大小，用到了转换法；
（3）该实验在操作时很难做到的是铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；
（5）若要探究动能大小与速度的关系，控制物体的质量不变，改变物体的速度，应选择图乙图进行实验，
木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不
变，滑动摩擦力不变；克服摩擦力做功的功率P＝fv可知，滑动摩擦力f不变，速度减小，木块在水平面
上滑动时，克服摩擦力做功的功率变小；
（6）如果水平面绝对光滑，小球推木块运动时，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动
下去；木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定，所以小球动能的大小就无法比较。故答案为：（1）小球；（2）同一高度；控制小球到达水平面时速度相同；（3）木块被推动的距离；
（4）铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；（5）乙；不变；变小；（6）不能；
木块做匀速直线运动。
