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第 16 课 动能和势能（学生版）
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课程标准 课标解读
1.知道物体运动过程中都会伴随能量的转化或转移；理解动
能的概念；
1.了解能量和动能的概念；
2.知道什么是重力势能和弹性势能；
2.知道什么是重力势能和弹性势能；
3.通过实验探究理解影响动能大小的因素，知道影响动能大
3.理解影响物体动能大小的因素；
小的因素是物体的质量和物体运动的速度；
4.理解影响物体重力势能大小的因素；
4.通过实验探究知道影响重力势能大小的因素是物体的质量
5.知道影响弹性势能大小的因素。 和物体离开地面的高度；
5.认识影响弹性势能大小的因素。
知识精讲
知识点01 动能
1.能量：如果一个物体能对其他物体做功，那么这个物体一定具有能量。能量单位是焦耳（J）。
2.什么是动能：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
图（1）运动的物体
3.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。
4.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。
【知识拓展一】探究影响动能大小的因素
所谓能量，是指物体能够做功的本领。能够做的功越多，就表明这个物体的能量越大。能量简称为能。
注意：“能够做功”并不等于正在做功。只要该物体具有做功的本领，不论它是在做功，还是没在做
功，做功的潜在本领始终存在，则说该物体具有能。判断一个物体是否具有能的标志是看它能否做功。【知识拓展二】探究影响动能大小的因素
【实验目的】探究课题：探究动能大小与什么因素有关
【实验装置】
【实验方法】控制变量法，转换法。
【实验原理】察下车在木板上移动的距离，如木块移动的越远，表示木块做的功越多，说明小车具有
很大的动能。
【实验步骤】
1.按照图将木板的一端垫高，组成一个斜面；
2.让同一小球在斜面的不同高度滚下，推动木块在木板上前进，观察木块在木板上移动的距离；
3.让不同质量的小球从斜面的同一高度滚下， 观察木板在木板上移动的距离（如图乙）；
【实验结论】1、质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；2、运动速度相同的物体，质量越大，
动能越大。
【考查方向】
1.斜面的作用：使物体具有速度并改变物体速度的大小；
2.实验研究对象：小球 ，实验方法：控制变量法；转换法 ；
3.使质量不同的小球从同一高度静止释放的目的：使小球到达水平面时的初速度相同；
4.如何判断动能大小：通过观察木块被推动的距离多少；
5.通过比较实验甲，得到的结论：当物体的质量相同时，物体的速度越大，动能越大；
6.通过比较实验乙，得到的结论：当物体的速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
知识点02 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。
（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”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。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。
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。
弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。
撑杆跳高 拉开的弓箭
【知识详解】势能
1.重力势能：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、
做功本领越大，物体具有的重力势能就越多。
判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体相对某一个位置有没有被举高，即相对此位置有没有
一定的高度。若有，则物体具有重力势能，若没有，则物体不具有重力势能。
2.弹性势能：由于物体发生形变而具有的能量。确定弹性势能的大小需选取零势能的状态，一般选取
弹簧未发生任何形变，而处于自由状态的情况下其弹力势能为零。
【知识拓展】本节知识导图
分层提分
题组A 基础过关练
1.洒水车沿平直公路匀速行驶，将水洒在路面上，这个过程中，下列说法正确的是（ ）。
A．动能不变，势能减小；B．动能势能都减小；
C．动能势能都不变； D．不能确定动能势能是变大还是变小2.改革开放以来，我国的航天事业得到了空前的发展，并取得了举世瞩目的成就。如图所示，为我国
神舟号飞船返回舱减速降落的情景。返回舱在此过程中（ ）。
A．动能减小，重力势能减小 B．动能增大，重力势能增大
C．动能不变，重力势能减小 D．动能减小，重力势能不变
3.用电梯往高处搬运货箱．当货箱随着电梯一同匀速上升时，货箱的（ ）。
A．动能变小，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大
C．动能不变，重力势能变小 D．动能不变，重力势能变大
4.如图，为了探究动能的大小与哪些因素有关，某同学设计了“小球撞物块”的实验，将静止的木质
小球释放，观察物块被推动的距离，关于该实验的说法中，不正确的是（ ）。
A．该实验的设计思路是采用转换法，用物块移动的距离来表示动能的大小；
B．小球在下落的过程中，重力势能减小，动能增大；
C．将木球换成同样大小的铁球，重复实验，发现物块被推动距离增大，说明质量越大，动能越大；
D．将木球从不同高度释放，比较物块被推动的距离，是为了探究动能与高度之间的关系
5.如图为撑杆跳的过程示意图，在这项运动中，根据能量以及能量转化的物理知识，可知：运动员助
跑的目的是为了在起跳前获得较大的 。撑杆起跳时， 能转化为重力势能，越过横杆在最高点
时重力势能最大，此时动能 （大于/等于/小于）0。
6.用细线悬挂小球从图中所示位置静止释放，若忽略空气阻力，那么小球在最高点的势能 下降至
最低点的动能；实际上，小球在摆动过程中，会与空气摩擦产生热，摆幅逐渐减小，最终停下来，那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能 小球在最高点所具有的势能。（填“大于”、“等于”或“小
于”）
7.如图所示，快递公司尝试用无人机运送包裹，在带着包裹匀速飞行过程中，无人机受到的升力的施
力物体是 ，包裹的动能 （填“变大”、“变小”或“不变”），以无人机为参照物，包裹是
的（填“运动”或“静止”）。
8.如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验装置。
（1）小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上运动并推动木
块移动，是为了探究动能大小与 的关系；
（2）同班同学小红发现，木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重导致
滑动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测，小红设计了如图乙所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”
的实验，当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时，通过多次实验得到了表格中的
相关数据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑动摩擦力f与压力F之间的数量关系式为 。
实验次数 1 2 3 4 5
木块对木板压力F/N 2 3 4 5 6
弹簧测力计读数f/N 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
题组B 能力提升练
1.如图所示，在动能大小与质量的关系的实验研究中，下列分析正确的是（ ）。A．实验中不需要控制钢球在同一高度由静止滚下；
B．当木块最终静止时，木块的惯性也会随之消失；
C．如果木块滑行时所受的外力全部消失，木块将做匀速直线运动；
D．木块滑行一段距离后停止运动，说明物体的运动需要力来维持
2.如图所示，“复兴号”列车在平直路段上加速行驶的过程中，它的（ ）。
A．动能增大 B．动能减小
C．重力势能增大 D．重力势能减小
3.如图是网球运动员挥拍击球的瞬间，下列说法正确的是（ ）。
A．网球在下落的过程中，重力势能转化为动能；
B．网球在空中运动的过程中，受到平衡力的作用；
C．球拍的网面凹陷，说明力可以改变物体的运动状态；
D．网球在惯性的作用下，向前运动
4.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．小球的重力势能一直在减少，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
5.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在 O点，拉长后将下端
固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被
“竖直发射”，经上升到最高位置C点，在B点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是（ ）。A．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少；
B．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少；
C．人在B点时动能最大；
D．弹性绳的弹性势能在B点时最大
6.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m ＝m ＜m ，实验时，让
1 2 3
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。
7.某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在探究“重力势能的大小与高度是否有关”
时，所用的实验器材有：金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图甲所示。
（1）该实验可以通过判断 来判断出金属球重力势能的大小。依据是：金属球对小
桌 越多，金属球具有的重力势能就越大。
（2）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。
（3）实验时，该同学发现：由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大，使小桌倾斜较大，甚至被撞翻。
于是他改进了实验装置，如图乙所示，较好地解决了这个问题。他的主要操作是：每次实验时，先拉起金
属球，将沙面抹平； ；由静止开始释放金属球，观察实验现象。
8.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次
实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证铁球达到水平面的 相同，为了达到这一目的所
采取的具体操作方法是使小球 ；
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：物体质量相同时， 。
（3）三次实验中，碰撞前动能最小的是图 （填“甲”、“乙”或“丙”）中的小球，原因是
；
（4）小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止
滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表），小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或
“不相等”），若水平面绝对光滑，小车将做 运动。
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远
题组C 培优拔尖练
1．（2021·湖南怀化市·中考真题）田径运动会上，运动员投出的铅球在下落过程中，下列说法正
确的是（ ）。
A．动能增加 B．重力势能增加
C．动能转化为重力势能 D．机械能增加
2．（2021·陕西中考真题）如图所示为拉弓射箭的情景，下列说法正确的是 （ ）。
A．用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状；
B．箭被射出的过程中，动能转化为弹性势能；
C．射出的剑可以继续向前运动是因为受到惯性作用；
D．斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变
3．（2021·黑龙江中考真题）许多同学玩过有趣的蹦床游戏，如图所示：当人从空中最高点下落至
刚接触蹦床的过程中，人的动能和势能是如何转化的？人从接触蹦床到下落至最低点的过程中，人的动能、
重力势能和蹦床的弹性势能都如何变化？（不计空气阻力）4．（2021·天津中考真题）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们
进行了如下探究：
（提出问题）汽车的动能大小跟什么因素有关？
（猜想假设）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟______有关；
由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。
（进行实验）他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止
开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。
物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越______；
（分析论证）分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：______；
（实践应用）用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超
速”）行驶时危险性大的原因。
