12.1 动能 势能 机械能-2024-2025学年九年级上册物理考点解读与训练（苏科版）

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2024-2025学年九年级上册物理考点解读与训练

12．1 动能 势能 机械能

1、动能 势能 机械能的概念

（1）动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；单位：焦耳（J）。

（2）势能：弹性势能和重力势能统称为势能。

①重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；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弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；单位：焦耳（J）。

（3）机械能：动能和势能之和称为机械能。

①动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。

②机械能大小：动能和势能的总和。

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。

3、动能和势能的转化与守恒

（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能；

（2）动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能；

（3）机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。

※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。

4、探究影响物体动能大小的因素

影响物体动能大小的因素：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

5、探究影响物体势能大小的因素

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。

【考点1  动能 势能 机械能的概念】

【典例1-1】下列关于重力势能、弹性势能说法不正确的是（　　）

A．桌面上静止的课本具有重力势能

B．雪后被压弯的树枝具有弹性势能

C．空中飞行的篮球具有弹性势能

D．地面上滚动的足球具有动能

【典例1-2】如图是某同学扔实心球的四个分解动作，其中人对实心球不做功的是分解动作 _______（选填序号）。分解动作④完成后，球下落过程中，重力做功的功率 _______，机械能_______（选填“增大”“减小”或“不变”，忽略空气阻力）。

【变式1-1】如图是小明用拉力器锻炼身体，关于臂力器说法不正确的是（　　）

A．使臂力器伸长的力施力物体是小明的手

B．该过程能说明力可以使物体发生形变

C．被拉伸的臂力器具有弹性势能

D．小明和小华都能将该臂力器拉直，他们施加的力一定一样大

【变式1-2】为了提高全校师生的身体素质，学校买回了乒乓球发球机，如图甲所示。如果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，如图乙。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A．a球上升过程中，动能增大，重力势能减小

B．b球到达最高点时，重力势能最大，动能为0

C．a、b两球在最高点时机械能相等

D．a、b、c球到达乒乓球案的速度大小关系v_b＞v_c＞v_a

【变式1-3】如图所示，在教室内进行的实验，小球受到重力的施力物体是_______；若增大木板的倾角α，悬线OA的方向将 _______（选填“改变”或“不变”），地球上的物体，由于被举高而具有的能量叫做 _______能，水库的水因大坝而提高了水位，流下时能够带动水轮机发电就是利用了这种能量。

【考点2  动能和势能的大小变化】

【典例2-1】在广州亚运会上，自行车运动员在比赛时，都要用力蹬脚踏板，这样做是为了（　　）

A．增大动能              B．减小阻力               C．增大惯性              D．增大势能

【典例2-2】城市街道上，当洒水车在水平路面上匀速洒水作业时，洒水车的动能 _______（填“变大”、“不变”或“变小”），以路边的行道树为参照物，洒水车是_______的（填“静止”或“运动”），司机手中的方向盘相当于简单机械中的 _______。

【变式2-1】体积相同的实心铅球和木球（ρ_铅＞ρ_木），它们以相同速度匀速在水平面上滚动，比较它们的动能大小说法正确的是（　　）

A．铅球动能大                   B．木球动能大

C．铅球和木球的动能一样大           D．无法判定

【变式2-2】质量相同的甲、乙两个小球，从同一高度自由下落经过如图所示的位置，不考虑空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A．此时甲、乙两球的动能相等

B．此时甲球的速度大于乙球的速度

C．此时甲、乙两球的重力势能相等

D．此时甲球的重力势能大于乙球的重力势能

【考点3  动能和势能的转化与守恒】

【典例3-1】2022年9月5日12时52分，四川甘孜泸定县发生6．8级地震，震源深度16千米，造成重大人员伤亡。地震发生后，中共中央要求把抢救生命作为首要任务，全力救援受灾群众，最大限度减少人员伤亡。一架飞机在灾区上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面空投救灾物资。投下物资后，飞机的动能和重力势能发生的变化是（　　）

A．动能不变，重力势能变小       B．动能变小，重力势能不变

C．动能和重力势能都不变        D．动能和重力势能都变小

【典例3-2】2022年卡塔尔世界杯足球赛已圆满落幕，如图是某次比赛中足球落地后又弹起的示意图，图中B为第一次弹起的最高点，不计空气阻力。分析可知，足球（　　）

A．在B点时受力平衡

B．在B点时，若所受力全部消失，将静止不动

C．在A、C两点动能可能相等

D．在整个运动过程中，足球的机械能守恒

【典例3-3】在体育测试“原地掷实心球”项目中，实心球离开手后继续上升的过程中，其动能_______；当实心球运动到最高点时，若所受的外力突然全部消失，它将 ______________（选填“保持静止”“做匀速直线运动”或“竖直下落”）。

【变式3-1】1月29日，搭载神舟十五号载人飞船的运载火箭成功发射。如图所示，火箭在加速升空过程中，神舟十五号飞船的（　　）

A．动能不变，势能变大                               B．动能变小，势能变小

C．动能变大，势能变大                                D．动能变小，势能变大

【变式3-2】如图所示，完全相同的两个小球A、B分别与轻质棉线和轻质弹簧连接，将两球拉高使棉线与弹簧在同一水平方向上，此时弹簧处于原长状态，且弹簧原长长度（O’B）小于棉线长度（OA），由静止释放后，两球运动到最低点时在同一水平面上（不计空气阻力），关于小球A、B在这一段运动过程能量变化的描述，下面说法正确的是（　　）

A．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时两球的动能相等

B．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能大于B球的动能

C．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能小于B球的动能

D．A球的机械能不变，B球的机械能减少，最低点时A球的动能大于B球的动能

【变式3-3】2023年全国跳水冠军赛暨奥运会、亚运会等四大赛选拔赛于今年3月19日至25日于上海举行。

（1）在女子跳板比赛中，运动员起跳后下落过程中 ______________转化为动能，这一过程中机械能是否守恒？______________。

（2）入水后，运动员向后划水，身体向 _______运动。

（3）运动员口中吐出的气泡在水中上升过程中，所受水的压强变 _______，所受浮力大小变_______。

【考点4  探究影响物体动能大小的因素】

【典例4-1】如图所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置，其中两个质量不同的钢球质量M＞m，斜面不同高度H＞h，则下列判断正确的是（ ）

A．实验中探究的是木块的动能与哪些因素有关

B．甲、乙两图对比，是探究动能大小与起始高度之间的关系

C．乙、丙两图中，丙图中的M运动到水平面时的速度较快

D．甲、乙两图，可以研究“超速”带来的危害

【典例4-2】小明驾驶汽车穿行于绿色林海之中，美丽迷人的景物“扑面而来”，这是以 _______为参照物。在汽车紧急刹车时，系安全带可以减小因 _______对驾乘人员造成的伤害。为了减少交通事故，对汽车要进行限速，这是因为汽车的速度越大，_______越大。

【典例4-3】如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。

（1）“十次车祸九次快”是在警醒驾驶员驾驶车辆时不要超速，为了研究超速带来的危害，应该选用甲、乙、丙中的 _______两次实验进行比较；

（2）如果水平面光滑，则 _______（选填“能”或“不能”）完成本实验；

（3）探究“动能大小与速度的关系”时，小明拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较小球在毛巾面上开始滚动到静止的距离，也得出了“质量一定时，速度越大动能越大”的结论，你认为他的方案是否合理并给出理由：________________________________________________________。

【变式4-1】图甲是“探究阻力对物体运动的影响”的实验，图乙“探究动能大小与质量的关系”的实验，下列说法错误的是（　　）

A．甲实验中小车滑行的距离不同，但小车刚开始下滑时具有的机械能相等

B．乙实验中小球的质量应该不同，但小球到达水平面时初始速度需要相同

C．两实验中的小车和小球到达水平面能继续运动是因为它们都具有惯性

D．两实验中斜面都可以用弹簧替代，实验时都需要将弹簧压缩相同长度

【变式4-2】如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”实验中，使同一小车从斜面不同高度静止滑下，是为了探究动能与 _______的关系；若想完成“阻力对物体运动的影响”的实验，还需要从①砝码、②毛巾、③弹簧测量计、④棉布中选择_______（填序号）两件实验器材。

【变式4-3】 “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，运动至木板（足够长）上后与木块碰撞，通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景。

（1）选用场景①和 _______（选填“②”、“③”或“④”）可探究小车动能与_______的关系；本实验中，物体动能的大小是通过__________________________________________来反映的。

（2）选用场景③和④进行实验时，可得结论：在质量一定时，__________________________________；

（3）实验中探究的动能是指 ______________；

A．小车即将撞击木块时的动能

B．小车撞击木块后的动能

C．木块被小车撞击后的动能

（4）若将场景③和④中的木块均移走，_______（选填“能”或“不能”）研究物体的动能的大小与速度的关系

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参考答案

【考点1  动能 势能 机械能的概念】

【典例1-1】C

【分析】运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有的能量是弹性势能。

【解答】解：A、桌面上静止的课本有一定的高度，具有重力势能，故A正确；

B、雪后被压弯的树枝发生了弹性形变，具有弹性势能，故B正确；

C、空中飞行的篮球没有发生弹性形变，不具备弹性势能，故C错误；

D、地面上滚动的足球有一定的速度，具有动能，故D正确。

故选：C。

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