1、更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：11.3 动能和势能（解析版） 考点直击 典例分析变式训练考点1 动能和势能的概念及大小比较动能：（1）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。（2）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。（3）单位：焦耳（J）。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。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。单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1
2、kg），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。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。单位：焦耳（J）。【典例1】（春八步区期末）下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是（）A海面上航行的轮船B空中飞行的子弹C吊在天花板上的电灯D拉长的橡皮筋【答案】B。【分析】动能是指物体运动而具有的能，势能是指物体被举高而具有的能，本题要根据动能和势能的定义对每个选项进行分析，选出既符合动能定义又符合势能定义的选项。【解答】解：A、海上航行的轮船，只具有动能，故A不符合题意；B、空中
3、飞行的子弹，既具有动能又具有重力势能，故B符合题意；C、吊在天花板上的电灯，只具有重力势能，故C不符合题意；D、拉开的弓，具有弹性势能，故D不符合题意。故选：B。【典例2】（丽水模拟）如图甲，木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面做匀速直线运动，随时间变化规律如图乙所示的科学量是（）A动能B距离C重力势能D拉力做的功【答案】A。【分析】动能的大小与速度和质量有关；重力势能的大小与质量和高度有关；根据公式WFs判断拉力做的功。【解答】解：由图乙可知，随着时间的增大，该物理量保持不变；A、木块在恒定不变的拉力F的作用下沿斜面做匀速直线运动，由于木块的质量和速度均不变，所以它的动能不变，故A符合题意；
4、B、在上升的过程中，木块的高度增大，其重力势能变大，故B不符合题意；C、在上升的过程中，木块运动的距离是一直增大的，故C不符合题意；D、由题知拉力的大小不变，而木块运动的距离s变大，根据WFs可知，拉力做的功一直变大，故D不符合题意。故选：A。【典例3】（2019春海伦市校级月考）写出下列物体具有什么形式的机械能：（1）高山上的一块石块重力势能；（2）空中飞行的篮球动能和重力势能；（3）被拧紧的手表发条弹性势能；（4）水平公路上行驶的汽车动能。【答案】重力势能；动能和重力势能；弹性势能；动能。【分析】关于机械能，我们学习了三种：物体由于运动而具有的能量叫做动能；物体由于被举高而具有的能量叫做重
5、力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。分析题中提到的四个物体所具有的特征，结合动能、重力势能、弹性势能的定义，即可得到此题的答案。【解答】解：（1）静止在高空的物体，具有高度，故具有重力势能。（2）空中飞行的篮球，既有一定的高度又是运动的，故具有动能和重力势能。（3）被拧紧的发条发生了弹性形变，故具有弹性势能（4）在水平公路上行驶的汽车是在运动的，故具有动能。故答案为：重力势能；动能和重力势能；弹性势能；动能。【变式训练1】（秋秀峰区校级月考）如图所示，人走在静止的叠石下方，会有一种“害怕”的感觉，原因是叠石具有较大的（）A重力势能B内能C动能D弹性势能【答案】A。【分析】根据
6、重力势能、内能、动能、弹性势能的定义，结合叠石所处的状态，即可得到叠石给人危险感觉的原因。【解答】解：A、静止的叠石，由于其处于一定的高度，容易落下来，对外界做功从而造成危害，物体由于举高而具有的能量是重力势能。故A正确。B、根据内能的定义可知，静止的叠石确实具有内能，但其给人危险的感觉是由于其处于一定的高度容易落下来而造成的，这与其内能大小无关，即使其有再多的内能，若其在地面上，也不会给人危险的感觉。故B错误。C、由于叠石是静止的，根据动能的定义可知，其不具有动能。故C错误。D、由于叠石没有发生弹性形变，根据弹性势能的定义可知，叠石不具有弹性势能。故D错误。故选：A。【变式训练2】（秋兰州期
7、末）关于物体的动能，下列说法中正确的是（）A质量大的物体动能一定大B速度大的物体动能一定大C质量相等的物体，举得越高的动能越大D质量相等的物体，速度大的动能大【答案】D。【分析】（1）物体由于运动而具有的能称为动能，动能的大小与物体的质量、速度有关，质量越大，速度越大，动能就越大。（2）重力势能的大小与物体的质量、高度有关。【解答】解：A、质量大的物体但速度很小，可能动能很小，故A错误；B、速度大的物体但质量很小，可能动能很小，故B错误；C、质量相等的物体，举得越高的重力势能越大，故C错误；D、质量相等的物体，速度大的动能大，故D正确；故选：D。【变式训练3】（春丹阳市期中）如图所示，某人用1
8、2N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧，手受到的拉力的施力物体是弹簧；此时，弹簧具有的能量是弹性势能；用力将一块橡皮泥压变形，此时橡皮泥不具有这种能量（选填“具有”或“不具有”）。【答案】弹簧；弹性势能；不具有。【分析】（1）依据力的相互作用去解释，即一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用；（2）物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；（3）橡皮泥被压后留下的凹痕不能自动恢复原状。【解答】解：（1）由于物体间力的作用是相互的，当人用12N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧时，弹簧对手也有拉力的作用，故手受到的拉力的施力物体是弹簧；（2）弹簧由于发生弹性形变具有
9、弹性势能；（3）用力将一块橡皮泥压变形，橡皮泥被压变形后不能自动恢复原状，说明橡皮泥具有塑性，不具有弹性势能。故答案为：弹簧；弹性势能；不具有。考点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。【典例4】（春广安期末）年11月，我国用“长征五号”遥五运载火箭成功发射“嫦娥五号”。如图所示为“嫦娥五号”绕月球做椭圆
10、轨迹飞行的示意图，此时在大气层外运行，不受空气阻力。下列说法正确的是（）A“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能减小，动能增大B“嫦娥五号”从远月点运行到近月点，势能增大，动能减小C“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，势能增大，动能增大D“嫦娥五号”从近月点运行到远月点，动能减小，机械能不守恒【答案】A。【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。（2）势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，势能越大。【解答】解：嫦娥五号探测器进入环月轨道飞行时，太空中没有空气，则机械能守恒；嫦娥五号在远月点时，高度最高，势能最大，速度最小，动能最小，但不为0；在近月
11、点的速度最大，动能最大，高度最小，势能最小，但不为0，所有从远月点运行到近月点时势能减小，动能增大；反之，从近月点运行到远月点，势能增大，动能减小，故A正确。故选：A。【典例5】（东台市一模）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【答案】B。【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断：（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。【解答】解：荡秋千的人从最高点向最低点摆动过程
12、中，质量不变，速度变大，则动能增大；同时高度变小，则重力势能减小，故B正确。故选：B。【典例7】（秋安康期末）如图所示，小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中：小伟的重力势能增大，小伟的动能减小；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能增大（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】增大；减小；增大。【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；（3）弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的程度。【解答】解：蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大；同时速度减小，其动能减小；在下落后
13、，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。故答案为：增大；减小；增大。【变式训练1】（春费县期末）年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务，也是空间站阶段的首次载人飞行任务。在运载火箭加速升空的过程中，下列关于三位宇航员动能和势能变化的说法正确的是（）A动能增大，势能增大B动能增大，势能减小C动能不变，势能增大D动能减小，势能增大【答案】A。【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，
14、动能越大；（2）重力势能大小的影响因素：质量、所处的高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。【解答】解：在运载火箭加速升空的过程中，三位宇航员的质量不变，速度和高度都增大，所以他们的动能和势能都增大。故选：A。【变式训练2】（春宣化区期末）竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，以下说法中正确的是（）A动能增大，重力势能增大B动能减小，重力势能减小C动能减小，重力势能增大D动能增大，重力势能减小【答案】C。【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断：（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，
15、重力势能越大。【解答】解：竖直向上扔出的乒乓球，在上升到最高点的过程中，乒乓球的质量不变，但速度变小，其动能减小；同时高度变大，则重力势能增大，故C正确。故选：C。【变式训练3】（鄂温克族自治旗一模）甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能不变（增加/不变/减少）。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的机械能小于乙的机械能（大于/等于/小于）。【答案】不变；小于。【分析】根据以下知识分析答题：（1）物体的动能与物体的质量与速度有关，在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。（2）物体的重力势能与物体的质量（重力）与高度有关，在
16、物体质量（重力）一定时，高度相等，物体重力势能相等，高度越大，重力势能越大。（3）物体的动能与势能统称为机械能。【解答】解：（1）甲在上行过程中，质量不变，速度不变，甲的动能不变。（2）甲、乙两人的质量相等，甲的速度小于乙的速度，因此甲的动能小于乙的动能；由图可知，在图示时刻，甲、乙两人的高度相等，甲、乙两人的质量相等，因此此时甲、乙两人的重力势能相等；甲、乙两人的重力势能相等，甲的动能小于乙的动能，因此甲的动能与势能的和小于乙的动能与势能的和，即甲的机械能小于乙的机械能。故答案为：不变；小于。【变式训练4】（春安徽期末）小球从某一高度下落后，反复弹起，高度越来越低，如图所示，A、B、C、D在
17、同一水平高度，则小球在A点时的重力势能等于D点时重力势能；在B点时的动能大于C点时动能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）【答案】等于；大于。【分析】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、物体具有的重力势能就越大，机械能包括物体的动能和势能，小球弹跳的高度会越来越低隐含的信息是机械能逐渐减小。【解答】解：（1）因为A、D在同一水平高度，且小球的质量不变，所以小球在A点时的重力势能等于D点时重力势能；（2）由图知，小球弹跳的高度越来越低，说明小球在运动时受到空气阻力的作用，其机械能逐渐减小；B、C两点的位置一样高，所以小球在两位置的重力势能相同，又因为
18、小球的机械能逐渐减小，所以可知小球在C点时的机械能较小、其动能较小，即小球在B点时的动能大于C点时的动能。故答案为：等于；大于。考点3 动能和势能的影响因素及应用动能和势能的影响因素：（1）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；（2）重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高
19、度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小，物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大；（3）弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。动能和势能的影响应用：（1）水轮发电机，将水下落的重力势能转化成轮子的动能，从而带动线圈在磁场中转动，产生感应电流，通过导线传出去，完成发电；（2）撑杆跳，将助跑时的动能装化成重力势能，使人升高；（3）秋千，是动能和重力势能互相转化的结果。【典例8】（2019秋礼泉县期中
20、）体积相同的实心铅球和木球，它们以相同速度向前滚动，比较木球和铅球的动能大小，正确的是（）A木球动能大B铅球动能大C木球和铅球的动能一样大D无法判定【答案】B。【分析】动能的大小和物体的质量以及物体的速度有关，在题目中给的铅球球和木球的体积相等，由体积可以判断出质量的大小关系，结合题目中给出的速度的大小关系，可以判断出动能的大小关系。【解答】解：已知：V铅球V木，铅木；由得m铅m木；木球和铅球的滚动速度相同，所以铅球的动能大。故选：B。【典例9】（春襄州区期末）以同样速度行驶的大卡车和小轿车，大卡车的动能大，故在同样道路上，不同车型限速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车要小（填“大”或“
21、小”）【答案】大卡车；小。【分析】物体动能的大小跟质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能就越大。【解答】解：以同样速度行驶的大卡车和小轿车，因为大卡车的质量大，所以，大卡车的动能就大。在同样的道路上，不同车型限制车速不同，因为大卡车质量比小轿车的大，所以大卡车的最大速度应比小轿车小。故答案为：大卡车；小。【典例10】（永吉县模拟）在日常生活中，向比较硬的木头上钉大钉子，如碰到这种情况，需要把锤子举得高些，再向下落，这是为什么？【分析】（1）物体由于运动而具有的能称为动能，动能的大小与物体的质量和速度有关；（2）物体由于被举高而具有的能称为重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。【解答
22、】答：当我们钉钉子时通常要将锤子举得较高，由于锤头的质量不变，高度增加，故其所具有的重力势能增加，当其在下落时转化的动能变多，对钉子做的功变多，故越容易将钉子钉入木板中。【变式训练1】（2019春路南区期末）以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（）A载重汽车的动能大B小轿车的动能较大C它们的动能一样大D无法比较【答案】A。【分析】解答此题需掌握物体的动能大小由两个因素：物体的质量、物体的速度来确定，并且质量越大，速度越大，物体的动能就越大。【解答】解：当两车的速度相同时，质量大的车动能大，因载重汽车的质量比小轿车的质量大，所以载重汽车的动能大；故选：A。【变式训练2】（秋秦都区校级
23、月考）质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球，放在同一水平桌面上，它们具有的势能是（）A铅球最大B铁球最大C铝球最大D一样大【答案】D。【分析】物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素有质量和高度。【解答】解：三个球半径相同，三个球的重心到桌面的距离相同，由于放在同一桌面上，因此三个球的高度相同，又因为质量相同，所以三个球的重力势能相同。故选：D。【变式训练3】（十堰模拟）汽车速度越快，出事故时破坏越严重，说明物体动能的大小与它的速度有关，一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，说明物体的动能还跟物体的质量有关，所以为了交通安全，不要超速和超载。【答案】速度；质量
24、；超速。【分析】根据动能大小的影响因素分析解答：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。【解答】解：汽车速度越快，出事故时破坏越严重，是因为汽车的质量一定，速度越大，动能越大，即动能的大小与物体的速度有关。一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，是因为速度相同，质量越大，动能越大，即物体的动能还跟物体的质量有关。综上分析可知，为了交通安全，不要超速和超载。故答案为：速度；质量；超速。【变式训练4】（春武陵源区期末）机场附近要驱逐各种鸟类。因为当飞机与小鸟相撞时，不但小鸟会丧命，飞机也有可能受严重伤害，甚至机毁人亡。这是为什么？【分析】运动是相对而言的，物体的运动速度会影响动能的大
25、小，因而动能也是相对而言的；影响动能大小的因素是质量和速度，在质量一定时，速度越大，动能也就越大。【解答】解：相对于地面，飞机的速度很大，小鸟的速度很小，但是以飞机为参照物小鸟的速度很大，在质量一定时，速度越大，动能就越大，具有的动能就很多，能做的功也多，当发生碰撞时造成的破坏很大，所以飞机有可能受严重伤害，甚至机毁人亡。考点4 动能和势能的影响因素实验探究探究动能的大小与哪些因素有关？实验方法：控制变量法和转换法实验结论：物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大；物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。归纳总结：动能的大小与物体的质量和运动
26、速度有关。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，它的动能也越大探究重力势能的大小与哪些因素有关？实验方法：控制变量法和转换法实验结论：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：探究弹性势能的大小与哪些因素有关？实验方法：控制变量法和转换法实验结论：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：【典例11】（春青海期末）如图所示，学习小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲图所示。取三个铁块从空中静止释放后撞击木
27、桩，木桩陷入沙坑，如乙图所示。（1）在此实验中，我们可以通过观察 木桩陷入沙的深度来比较铁块重力势能的大小。（2）若hAhBhC，mAmBmC，如图乙所示：比较A、B情况，说明 物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。比较B、C情况，说明 物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大。（3）实验得出的结论是：物体重力势能的大小跟物体的 高度和 质量有关。【答案】（1）木桩陷入沙的深度；（2）物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。（3）高度、质量。【分析】（1）本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来
28、比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；（2）比较A、B找出相同因素和不同因素，根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小，结合控制变量法的思想写出实验结论；比较B、C找出相同因素和不同因素，根据木桩陷进沙坑的深度比较重力势能的大小，结合控制变量法的思想写出实验结论。（3）综合（2）中的两条实验结论，总结出与重力势能相关的因素。【解答】解：（1）铁块的重力势能转化为木桩的动能，铁块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙坑越深；（2）比较A、B，铁块所处的高度相同，B铁块质量大，木桩陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大
29、；比较B、C，铁块质量相同，B铁块所处的高度大，木桩陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大。（3）综合以上两点，可得出的结论是：物体的重力势能的大小跟物体的质量和高度有关。故答案为：（1）木桩陷入沙的深度；（2）物体的质量相同时，所处的高度越高，物体的重力势能越大；物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。（3）高度、质量。【典例12】（春阿拉尔期末）物理社团的同学们设计了如图甲、乙所示的实验，来探究动能的大小与哪些因素有关。（1）在甲实验中，让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是探究动能的大小与速度（选填“速度”或
30、“质量”）的关系。在乙实验中，让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是让两个球到达水平面时，具有相同的速度。（2）物理研究方法有很多，本实验中运用了两种研究方法：一是控制变量法；二是转换法，用纸盒被推动的距离来反映出小球动能的大小。（3）在高速公路上，交管部门对不同的车型，进行了不同的限速（限制其最高行驶速度）。质量越大的车，限速越低（选填“高”或“低”），主要是受到实验乙（选填“甲”或“乙”）的启示。【答案】（1）速度；速度；（2）控制变量；动能；（3）低；乙。【分析】（1）动能大小跟质量和速度有关。在探究动能大小跟速度关系时，控制质量大小不变；动能大小跟质量和质量有关。在探究动能大小跟质量关系时，控制速度不变；（2）当研究动能大小与速度的关系时，要让质量不同的小球沿斜面的同一高度下滑，这样保证速度相同，质量不同；球把纸盒推出的距离长，说明球的动能大，这是一种转换的方法；（3）动能的大小与速度和质量有关，利用控制变量法分析。【解答】解：（1）动能的大小与物体的速度和质量有关；若探究速度对动能的影响，应使小球的质量相同，速度不同，所以需使同一小球从斜面的不同高度由静止滑下；在乙