1、知识点11.3动能和势能一、动能和势能的知识结构导图二、知识点巩固11.3 动能和势能一、能的概念如果一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。能量和功的单位都是焦耳。具有能量的物体不一定正在做功，做功的物体一定具有能量。二、动能1、定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。2、影响动能大小的因素是：物体的质量和物体运动的速度质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。 3、一切运动的物体都具有动能，静止的物体动能为零，匀速运动且质量一定的物体(不论匀速上升、匀速下降，匀速前进、匀速后退，只要是匀速)动能不变。物体是否具有动能的标志是：是否在运动。 二
2、、势能1、势能包括重力势能和弹性势能。2、重力势能：（1）定义：物体由于高度所决定的能，叫做重力势能。（2）影响重力势能大小的因素是：物体的质量和被举的高度质量相同的物体，被举得越高，重力势能越大；被举得高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。（3）一般认为，水平地面上的物体重力势能为零。位置升高且质量一定的物体（不论匀速升高，还是加速升高，或减速升高，只要是升高）重力势能在增大，位置降低且质量一定的物体（不论匀速降低，还是加速降低，或减速降低，只要是降低）重力势能在减小，高度不变且质量一定的物体重力势能不变。3、弹性势能：（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。（2）影响弹性
3、势能大小的因素是：弹性形变的大小（对同一个弹性物体而言）。（3）对同一弹簧或同一橡皮筋来讲(在一定弹性范围内)形变越大，弹性势能越大。物体是否具有弹性势能的标志：是否发生弹性形变。 三、知识点精炼一选择题（共8小题）1（2020春和平区期中）蹦床运动是体操运动的一种，如图所示，当运动员被蹦床弹起，离开蹦床向上运动到最高点的过程中，他的重力势能和动能变化情况（）A重力势能增大，动能减小B重力势能减小，动能减小C重力势能减小，动能增大D重力势能增大，动能增大【考点】：动能和势能的大小变化 【答案】：A【解析】：运动员从蹦床弹起后向上运动的过程中，运动员的质量不变，高度增大，则重力势能增大；其速度减
4、小，动能减小。故选：A。2（2020瑞安市一模）为了证明高空抛物的危害，专家进行了实验测试，从30米的高处掉下的瓶装水可以将5毫米木板压碎，出现很长的裂缝。专家认为，高空抛物的效果相当于将物体本身的质量放大。下列关于高空抛物物体下落过程中说法正确的是（）A下落过程中物体的质量在增大B下落过程中物体的重力在增大C下落过程中物体的动能在增大D下落过程中物体的势能在增大【考点】：质量及其特性；重力；动能和势能的大小变化 【答案】：C【解析】：由题意可知，高空抛物现象之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。当物体下落时，质量不变，重力不变，高度降
5、低，速度增大，所以重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能。故只有选项C的说法是正确的。故选：C。3（2020黄冈模拟）在2020年抗击新冠肺炎期间，深圳某公司研发一套抗击疫情的无人机巡查技术，并且成功应用到抗疫一线。如图所示是一款无人机正在巡查作业，在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（）A动能增加B动能减少C重力势能增加D机械能不变【考点】：动能和势能的大小变化 【答案】：C【解析】：无人机匀速上升过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能等于重力势能与动能的总和，重力势能增大，动能
6、不变，其机械能增大。故选：C。4（2020金水区模拟）2020年5月5日，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。图是火箭发射升空时的情景，以下说法正确的是（）A火箭上升过程中动能不变，重力势能增大，机械能增大B火箭升空利用了力的作用是相互的C火箭升空时受到平衡力的作用D火箭升空时受到惯性力的作用【考点】：力作用的相互性；惯性；平衡状态的判断；动能和势能的大小变化 【答案】：B【解析】：A、火箭升空时，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大，因此机械能增大，故A错误；B、火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力
7、的作用是相互的，高温高压的燃气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故B正确；C、火箭升空时是加速运动，不是平衡状态，受到的不是平衡力，故C错误；D、惯性是物体保持原来运动状态的性质，不是力，不能说“受到惯性力的作用”，故D错误。故选：B。5（2020春江阴市期中）原长为L的橡皮筋一端固定在O点，另一点悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距高为2L下列图中，能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能随运动距离变化的关系图象可能是（）ABCD【考点】：动能和势能的大小变化 【答案】：C【解析】：橡皮筋长为L，小球从O点下降至L过程中，重力势能转化为动
8、能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从L继续下降至2L过程中，重力先大于弹力，所以小球做加速运动，速度增大，动能增大；当重力等于弹力时，速度最大，动能最大，因此，动能最大的点在大于L的位置；当重力小于弹力时，小球的速度变小，动能减小，动能会转化为橡皮筋的弹性势能，到达最低点时，其动能为0；所以，对照选项中的图象可知，只有C图符合题意。故选：C。6（2020吴兴区校级一模）如图所示，乘客站在水平台阶上随自动扶梯匀速上楼，在此过程中蕴含着许多科学知识。下列说法正确的是（）A乘客的机械能增加B乘客的重力势能不变C扶梯台阶不对乘客做功D扶梯上乘客受到重力、支持力和摩擦力的作用【考点】：力是否做功的判
9、断；动能和势能的大小变化【答案】：A【解析】：AB、顾客的质量不变、速度不变所以动能不变，高度升高，所以重力势能增加，机械能增大，故A正确、B错误；C、顾客相对于站立的台阶其位置没有发生改变，故相对于其站立的台阶是静止的，但台阶对人有向上的力，人在力的方向上通过了距离，所以扶梯台阶对乘客做了功，故C错误；D、乘客处于匀速直线运动状态，合力为0，受到重力、支持力的作用，故D错误。故选：A。7（2020杭州模拟）竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球，从轻弹簧的正上方某一高处自由落下，并将弹簧压缩，直到小球的速度变为零。对于小球、轻弹簧和地球组成的系统，在小球开始与弹簧接触到小球速度变为零
10、的过程中，有（）（忽略空气阻力）A小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越大B小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越小C小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越大D小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越小【考点】：动能和势能的大小变化 【答案】：A【解析】：因为整个过程中忽略阻力，只有重力和弹力做功，满足系统机械能守恒，但对单个物体小球机械能不守恒，根据能量守恒得小球的机械能减小量等于弹簧弹性势能的增加量，小球接触弹簧至弹簧压缩最低点的过程中弹簧的形变量越来越大，弹性势能也越来越
11、大，所以小球的动能和重力势能的总和越来越小，根据能量守恒得小球的动能和弹性势能的总和变化量等于小球的重力势能减小变化量。小球的重力势能减小，所以小球的动能和弹性势能的总和越来越大。故选：A。8（2020白云区校级一模）掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。如图所示是小球弹跳的闪频照片，小球在A、B位置的高度一样，下列说法正确的是（）A小球在A位置的动能大于在B位置时的动能B小球在AC，DB两个过程时动能均增大C小球在C位置的机械能等于D位置的机械能D小球分别在 A、B两个位置时的动能与势能之和相等【考点】：动能和势能的大小变化 【答案】：A【解析】：A、掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低
12、，说明小球的机械能不断减少，小球在运动过程中不具有弹性势能，A位置的动能和重力势能之和大于B位置的动能和重力势能之和，小球的质量不变，A位置和B位置小球的高度相同，重力势能相同，所以A位置动能大于B位置动能，故选项正确。B、小球在AC，小球处于上升阶段，小球速度不断减小，小球质量不变，动能不断减小；小球在DB，小球不断下降，小球速度不断增大，小球质量保持不变，动能不断增大，故选项错误。C、掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低，说明小球的机械能不断减小，并且每一个时刻都比上一个时刻机械能小，所以C位置的机械能大于D位置的机械能，故选项错误。D、掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低，说明小球的
13、机械能不断减少，小球在运动过程中不具有弹性势能，A位置的动能和重力势能之和大于B位置的动能和重力势能之和，即A位置的动能和势能之和大于B位置的动能和势能之和，故选项错误。故选：A。二填空题（共6小题）9（2020松江区二模）地铁“九号线”为松江市民出行带来了方便，全程分为地下、高架铺设。若以行驶的地铁为参照物，地铁内的座椅是的（选填“静止”或“运动”）；地铁由高架驶往地下时，其重力势能；当地铁减速进站时，惯性（后两空均选填“增大”“不变”或“减小”）。【考点】：参照物及其选择；惯性；势能大小的比较 【答案】：静止；减小；不变【解析】：（1）地铁内的座椅相当于行驶的地铁的位置没有发生变化，因此以
14、行驶的地铁为参照物，地铁内的座椅是静止的；（2）地铁由高架驶往地下时，地铁的质量不变，高度减小，地铁的重力势能减小；（3）惯性只与物体的质量有关，当地铁减速进站时，地铁的质量不变，故地铁的惯性不变。故答案为：静止；减小；不变。10（2020邳州市一模）跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，10s内下降30m，速度为10.8km/h；运动员的动能 （选填“变大”“变小”或“不变”）；以降落伞为参照物，运动员是 。【考点】：参照物及其选择；速度的计算；动能和势能的大小变化 【答案】：10.8；不变；静止的【解析】：（1）运动员下降的速度：v3m/s33.6km/h10.8km/h；（2）当降落伞张
15、开后，运动员匀速下降时，其质量不变，速度不变，动能不变；（3）跳伞运动员相对于降落伞位置保持不变，故以降落伞为参照物，运动员是静止的。故答案为：10.8；不变；静止的。11（2020青浦区二模）在学校运动会中，小明和其他同学进行100米决赛，他在加速过程中，动能（选填“变大”“变小”或“不变”），以观众为参照物，小明是的（选填“运动”或“静止”），观众说小明跑得比其他同学快，这说明 内小明通过的路程较大。【考点】：参照物及其选择；运动快慢的比较；动能大小的比较 【答案】：变大；运动；相同时间【解析】：（1）动能的大小与物体的质量和速度有关，当质量一定时，速度增大，动能增大；（2）以观众为参照物
16、，小明的位置发生了变化，所以以观众为参照物，小明是运动的；（3）观众是通过相同时间内比较运动员通过的路程的大小来比较运动员的运动快慢。故答案为：变大；运动；相同时间。12（2020春江阴市期中）观察图甲，说明力的作用效果不仅跟力的大小、方向有关，还跟力的 有关；如图乙所示，从水库流下的水能带动水轮机发电，说明被抬高的水具有 能。【考点】：力的作用效果；动能和势能的概念 【答案】：作用点；重力势【解析】：图甲，大人和小孩在门上用力的作用点不同，使得大人虽然力气大却推不过小孩，说明力的作用效果不仅跟力的大小和方向有关，还跟力的作用点有关。图乙所示，从水库流下的水能带动水轮机发电，说明被抬高的水具有
17、重力势能。故答案为：作用点；重力势。13（2020盘龙区一模）儿童节期间，小朋友在公园里荡秋千。当秋千从高处落下时，重力势能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；以秋千为参照物，坐在秋千上的小朋友是 的。【考点】：运动和静止的相对性；动能和势能的大小变化 【答案】：变小；静止【解析】：秋千从高处落下过程中，质量不变，高度减小，重力势能变小；秋千从高处落下，该小朋友相对于秋千的位置没有发生变化，此时他是静止的。故答案为：变小；静止。14（2020春沭阳县校级月考）3月21日初二年级全体同学来虞姬生态园游玩。有的同学买了仿真弓箭，由于拉开的弓具有 能，所以箭能被射很远；还有的同学去划船，由于 ，
18、要使船前进，必须向后划水。【考点】：惯性；动能和势能的概念 【答案】：弹性势；力的作用是相互的【解析】：由于拉开的弓具有弹性势能，松手后，弹性势能转化为箭的动能，所以箭能被射很远；划船时，用浆向后划水，桨给水一个向后的力，由于物体间力的作用是相互的，水对桨也施加了一个向前的力。这个力就是船前进的动力，故使船前进的施力物体是水。故答案为：弹性势；力的作用是相互的。三实验探究题（共2小题）15（2019秋宜兴市期末）如图，用小球和木块来探究”动能大小与哪些因素有关“。（1）实验中是通过比较 来比较动能大小。（2）比较图A、B是为了研究动能大小与 有关。（3）本实验研究的动能是指 。（填字母序号）A
19、小球在斜面上时的动能B小球撞击木块时的动能C小球撞击木块后木块的动能（4）若在研究动能与质量的关系时发现木块运动到了长木板的末端之外，在不更换实验器材的条件下，最方便的解决的办法是： 。（5）若水平面绝对光滑，本实验 （能/不能）达到探究目的。（6）忽略小球撞击木块时的能量损失，AB两次实验中小球和木块在水平长木板上克服摩擦做功分别为WA和WB，则WA （大于/小于/等于）WB。【考点】：探究影响物体动能大小的因素 【答案】：（1）木块在水平面上被撞击的距离；（2）速度；（3）B；（4）降低小球开始滑下的高度；（5）不能；（6）小于【解析】：（1）由图知，小球从斜面滚下，将木块推得越远，动能就
20、越大，通过木块在水平面上被撞击的距离来反映动能的大小；（2）由图知，两个质量相同的小球从不同高度滚下，两小球达到水平面时的速度不同，木块被推动的距离不同，说明两小球的动能不同，所以此实验是为了研究动能大小与速度的关系；（3）小球从斜面上滚下来的过程中，重力势能转化为动能，若小球撞击木块时的动能不同，则木块运动的距离也不同，所以该实验中研究的动能是指小球撞击木块时的动能，故选B；（4）如果在某次实验中，木块运动到了长木板的末端之外，说明小球的动能太大，所以在不更换实验器材的条件下，可以适当降低小球释放的高度；（5）实验中通过木块被小球推动的距离来比较动能的大小；若水平面绝对光滑，则小球和木块将做
21、匀速直线运动，本实验将不能达到探究目的；（6）AB两次实验中小球和木块在水平长木板上运动时，摩擦力大小是不变的，根据Wfs可知，距离越长，克服摩擦力做功就越多，B的距离长，则WA小于WB。故答案为：（1）木块在水平面上被撞击的距离；（2）速度；（3）B；（4）降低小球开始滑下的高度；（5）不能；（6）小于。16（2020春朝阳区校级月考）某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想：猜想一：物体动能大小与物体的质量有关。猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.1kg、0.2kg和0.3kg）、小盒子和长木
22、板。次数钢球下落高度 h/cm钢球质量m/kg木块移动距离 s/cm1100.182100.2153100.322实验装置如图所示，让钢球从斜面高为h的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的小盒子后，将和小盒子一起运动一段距离后停止。在粗糙程度相同的平面上，钢球和小盒子运动越远，说明钢球的动能越大。（1）分析表中数据，可以得到的实验结论是 。（2）钢球和小盒子看成一个物体，它们在水平面上做 （选填“匀速直线”“变速直线”）运动。请你从运动和力的关系角度描述你判断的依据是： 。（3）把钢球和和小盒子看成一个物体，画出它们在水平面上运动时的受力分析图。【考点】：探究影响物体动能大小的因素 【答案】：（1
23、）在速度一定时，质量越大，动能越大；（2）变速直线；力可以改变物体的运动状态；（3）如图【解析】：（1）由表格中的数据可知，钢球下落的高度是相同的，到达水平面时的速度是相同的，但钢球的质量不同，质量越大，推动小盒子移动的距离越远，动能就越大，故结论为：在速度一定时，质量越大，动能越大；（2）钢球和小盒子看成一个物体，它们在水平面上运动时，受到阻力的作用，阻力可以改变钢球和小盒子的运动状态，所以做的是减速运动，即变速运动；（3）钢球和和小盒子受到竖直向下的重力、水平向左的阻力和竖直向上的支持力的作用，重力和支持力大小相等，是一对平衡力，如图：故答案为：（1）在速度一定时，质量越大，动能越大；（2
24、）变速直线；力可以改变物体的运动状态；（3）如图。四计算题（共2小题）17（2019秋吴兴区期中）中国研制生产的世界最大水陆两栖飞机“鲲龙”AG600（如图）于2017年12月24日在广东珠海成功首飞。AG600可在水面直接起飞，主要用于森林灭火和水上救援。最大起飞的质量为53.5吨，根据以上信息，回答下列问题：（1）飞机在投水灭火过程中，若保持一定高度匀速飞行，则这一过程中飞机的动能将减小（填“增大”，“减小”或者“不变”）（2）装满水的AG600从水面起飞至400米高空，飞机克服重力至少需要做多少功？【考点】：功的计算；动能和势能的大小变化 【答案】：（1）减小；（2）2.14108J【解
25、析】：（1）装满水的AG600在投水灭火过程中，在空中某一高度匀速飞行，飞机的质量减小，速度不变，动能减小；（1）最大起飞质量为AG600携带水时的总质量：m5.35104kg，总重力：Gmg5.35104kg10N/kg5.35105N，上升的高度：s400m，飞机克服重力至少需要做功：WFsGs5.35105N400m2.14108J；故答案为：（1）减小；（2）2.14108J。18（2019安徽一模）物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半，即E动mv2，物体的重力势能等于物体的重力与高度的乘积，即E势mgh现将一定质量的小球在水平桌面上以竖直向上的速度v020m/s掷出
26、，不计空气阻力，求：（1）小球能达到的最大高度；（2）当小球的动能与其重力势能相等时，小球的速度。【考点】：动能和势能的概念 【答案】：20m;14m/s【解析】：（1）设小球在水平桌面上时重力势能为0，不计空气阻力，小球上升时，小球的动能全转化为重力势能，则达到最大高度H时：mgHmv02，解得：H20m；（2）当小球的动能与其重力势能相等时，mghmv2mv02，解得此时小球的速度：v2v02，解得：vv00.720m/s14m/s。答：（1）小球能达到的最大高度为20m；（2）当小球的动能与其重力势能相等时，小球的速度为14m/s。五综合能力题（共1小题）19（2019丹东一模）如图甲，
27、教科书上在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始自由滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过 大小来反映的（2）让同一钢球分别从斜面的不同高度由静止开始自由滚下，是为了探究物体的动能与物体的 的关系。让不同的钢球分别从斜面同一高度由静止开始自由滚下，是为了探究物体的动能与物体的 的关系。（3）结合实验结论，分析在图乙交通标志牌中，交通管理部门对于不同的车型要设定不同的最高车速行驶速度的理由是 （4）用此实验装置，只要改变 ，就可以完成探究“阻力对物体运动的影响”实验。（5）图丙的是教科书中“小资料
28、”栏目中介绍的一些物体的动能。若要用图丙中的数据来说明“速度”对物体的动能影响较大，需要对比的三组物体是 【考点】：探究影响物体动能大小的因素 【答案】：（1）木块移动的距离；（2）速度；质量；（3）质量相同时，速度越大，动能越大，行驶时危险性越大；（4）水平面的粗糙程度；（5）牛与子弹（牛与砖块、牛与运动员）。【解析】：（1）探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，用到的是转换法；（2）动能与质量和速度有关，让同一钢球（质量一定）分别从斜面的不同高度由静止开始自由滚下，撞击木
29、块的速度不同，所以是为了探究物体的动能与物体的速度的关系；让不同的钢球（质量不同）分别从斜面同一高度由静止开始自由滚下，撞击木块的速度相同，所以是为了探究物体的动能与物体的质量的关系；（3）机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易交通事故，所以要限速行驶；（4）探究阻力对物体运动的影响，需要比较小车在不同表面上运动的距离，据此可知必须改变的是水平面的粗糙程度；（5）由生活经验知，牛与子弹比较，牛的质量大，速度小；子弹质量小，速度大。由表中的数据知牛的动能小，子弹的动能大，说明速度对物体动能的影响更大；同理牛与砖块、牛与运动员比较都有相同的结论。故答案为：（1）木块移动的距离；（2）速度；质量；（3）质量相同时，速度越大，动能越大，行驶时危险性越大；（4）水平面的粗糙程度；（5）牛与子弹（牛与砖块、牛与运动员）。
