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專題14 機械能及其轉化
◆ 知 識 清 單 ◆
1．功和能 2．動能、勢能和機械能的變化 3．動能和勢能的轉化 4．對機械能守恒的理解 5．機械能不守恒 6．探究動能或勢能大小的影響因素　
一、動能、勢能 1．能量的概念和單位： （1）物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。 （2）能量的單位是焦耳，簡稱焦，符號J。 （3）能量是表示物體做功本領的物理量。 （4）能量的大小可以用能夠做功的多少來衡量。一個物體能夠做的功越多，它具有的能量就越大。 2．動能：物體由于運動而具有的能。動能的大小取決于物體的質量和速度。 （1）在質量相同時，物體的速度越大，它具有的動能越大，物體的速度越小，它具有的動能越??； （2）在速度相同時，物體的質量越大，它具有的動能越大，物體的質量越小，它具有的動能也越小。 3．重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。 （1）重力勢能的大小取決于物體的質量和高度。 （2）在高度相同時，物體的質量越大，它的重力勢能越大，物體的質量越小，它的重力勢能越小。 4．彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能。 （1）彈性勢能的大小取決于物體的材料和彈性形變程度。 （2）同一物體的彈性形變越大，則它具有的彈性勢能越大。 5．聯系：動能和勢能在一定條件下可以相互轉化。 二、機械能及其轉化 1．概念：動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能。 2．機械能轉化過程 （1）動能和重力勢能的轉化（質量不變） 動能→重力勢能：速度變小，高度變大。如上拋運動。 重力勢能→動能：高度變小，速度變大。如自由下落。 （2）動能和彈性勢能的轉化（質量不變） 動能→彈性勢能：速度變小，形變量變大。 彈性勢能→動能：形變量變小，速度變大。 3．機械能守恒定律：如果只有動能和勢能的相互轉化，機械能的總和保持不變。 4．機械能不守恒的情況：在實際生活中，由于摩擦力和空氣阻力等因素的存在，機械能往往是不守恒的。機械能不守恒的情況： （1）受到阻力作用的物體機械能不守恒。比如運動的物體受到摩擦力或空氣阻力的作用，機械能就會轉化為其他形式的能，機械能減小。 （2）有重力或彈力以外的力對物體做功時，機械能不守恒。比如，物體在外力作用下“勻速下落”“勻速上升”等。
1．能量是表示物體做功本領的物理量。能量的大小可以用能夠做功的多少來衡量。一個物體能夠做的功越多，它具有的能量就越大。 2．功能關系：物體做功的過程就是能的轉化過程。物體做的功越多，說明某種能轉化為其他形式的能越多。但是，一個物體能夠做功并不是一定要做功，也不是正在做功或已經做功。 2．判斷一個物體的動能、勢能（重力勢能和彈性勢能）的變化情況，關鍵在于深入理解影響它們大小的因素。動能（勢能）的大小不僅與物體的速度大小（所處高度）有關，而且還與物體的質量大小有關。 3．判斷一個物體的動能（勢能）是否發生變化或發生了怎樣的變化，首先要確定速度（所處高度）或質量這兩個因素中哪一個因素是不變的，然后再根據另一個因素的變化情況來判斷物體動能（勢能）的變化情況。 4．從隱含條件中判斷質量、速度、高度的變化情況： “光滑”“忽略空氣阻力”表示無摩擦阻力做功,機械能不變；“粗糙”表示需要克服摩擦阻力做功,機械能減少。
題型1　功和能　
（2023 崇陽縣校級月考）下列關于功和能的敘述中正確的是（　?。?br/>A．一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能
B．吊在天花板上的吊燈靜止，所以沒有能
C．一個物體已做過的功越多，說明這個物體具有的能越多
D．沒有做功的物體不具有能
【答案】A
【分析】從功和能之間的關系進行分析。
【解答】解：A、物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，故A正確；
B、吊在天花板上的吊燈靜止，相對于地面具有重力勢能，故B錯誤；
C、一個物體能夠做的功越多，說明這個物體的能量越大，故C錯誤；
D、物體不論有沒有做功，只要能夠對外做功，這個物體就具有能量，故D錯誤。
【點評】此題考查了功和能之間的關系。
【跟蹤練1】（2023秋 英德市期中）《民法典》規定“禁止從建筑物中拋擲物品”。高空拋物存在巨大的安全隱患，因為高處的物體具有較大的（　?。?br/>A．重力 B．撞擊力 C．動能 D．勢能
【答案】D
【分析】物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，重力勢能的大小與物體的質量和高度有關。
【解答】解：由題意可知，高空拋物現象之所以存在巨大的安全隱患，是因為物體被舉高后具有了重力勢能，而且物體的質量越大、高度越高，重力勢能越大，因此高空拋物會造成很大的危害。故選：D。
【點評】本題主要考查我們對重力勢能的掌握，了解其概念和影響因素，可順利做出判斷，難度不大。
【跟蹤練2】（2023秋 宿遷月考）下列物體既有勢能又有動能的是（　?。?br/>A．教室的燈管 B．拉長的橡皮筋
C．公路上行駛的汽車 D．飛行的小鳥
【答案】D
【分析】重力勢能是由于物體被舉高而具有的能量；彈性勢能是由于物體發生彈性形變而具有的能量；動能是由于物體運動而具有的能量。
【解答】解：A.教室的燈管處于靜止狀態，沒有動能，只有重力勢能，故A錯誤；
B.拉長的橡皮筋由于發生彈性形變所以有彈性勢能，但是沒有運動所以沒有動能，故B錯誤；
C.公路上行駛的汽車有動能，但是由于沒有被舉高，所以沒有重力勢能，故C錯誤；
D.飛行的小鳥由于有速度又有高度，所以具有動能和重力勢能，故D正確。
【點評】本題考查的是對動能和勢能的理解，屬于基礎題。
【跟蹤練3】（2023秋 鹿寨縣期末）關于能的概念，下列說法正確的是（　?。?br/>A．懸掛的吊燈靜止不動時不具有機械能
B．動能相等的物體一定具有相等的速度
C．正在斜面上滾下的小球既有動能也有重力勢能
D．彈簧被壓縮時具有彈性勢能，而被拉伸時沒有
【答案】C
【分析】利用下列知識分析判斷：
（1）物體由于運動而具有的能叫動能，物體由于被舉高具有的能叫重力勢能，物體由于發生彈性形變而具有的能叫彈性勢能；
（2）影響動能的因素是質量和速度；影響重力勢能的因素是質量和高度；影響彈性勢能的因素是彈性形變大??；動能、重力勢能、彈性勢能都屬于機械能。
【解答】解：A、懸掛的吊燈，雖然靜止，動能為0，但由于被舉高而具有重力勢能，則機械能不為0，故A錯誤；B、動能大小與物體的質量和速度有關，所以動能相等的物體，其速度不一定相等，故B錯誤；C、正在斜面上滾下的小球，由于運動具有動能，由于離水平面有一定高度而具有重力勢能，故C正確；D、彈簧被壓縮、拉伸時都發生了彈性形變，都具有彈性勢能，故D錯誤。
【點評】本題考查了動能、重力勢能、彈性勢能、機械能的概念以及影響因素，屬于基礎題目?！　?br/>題型2　動能、勢能和機械能的變化　
（2023 常州）目前在軌的有中國空間站和國際空間站。中國空間站的軌道高度是：遠地點346.9km，近地點319.6km，如圖所示，從遠地點到近地點的過程中，其運動速度越來越大，動能逐漸 　，重力勢能逐漸 　。國際空間站內的噪聲為63dB，中國空間站內的噪聲為58dB，空間站內的噪聲主要由設備工作時振動產生，說明中國空間站內設備振動的 　較小、對站內宇航員的影響較小。噪聲能傳入站內宇航員耳朵的原因是：　 　。
【答案】增大；減?。环?；空間站內有空氣，聲音能在空氣中傳播。
【分析】（1）動能的影響因素是物體的質量和速度，重力勢能的影響因素是物體的質量和高度；
（2）聲音的大小叫響度，影響因素是發聲體的振幅和距離發聲體的遠近；
（3）空間站內有空氣，而聲音能在空氣中進行傳播，據此分析。
【解答】解：從遠地點到近地點的過程中，空間站的質量不變，運動速度越來越大，動能逐漸增大，高度逐漸降低，重力勢能逐漸減??；
空間站內的噪聲主要由設備工作時振動產生，中國空間站內的噪聲響度較小，說明中國空間站內設備振動的幅度較小、對站內宇航員的影響較??；
空間站內有空氣，而聲音能在空氣中進行傳播，因此噪聲能傳入站內宇航員耳朵。
【點評】此題考查了動能和重力勢能的影響因素、聲音的特性、聲音的傳播，難度不大，屬基礎題目。
【跟蹤練1】（2022 襄陽）一輛新能源電動汽車勻速駛上斜坡的過程中（　?。?br/>A．動能增大 B．動能減小
C．重力勢能增大 D．重力勢能減小
【答案】C
【分析】從動能和重力勢能大小的影響因素進行判斷：
（1）動能大小的影響因素：質量、速度。質量越大，速度越大，動能越大。
（2）重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大。
【解答】解：汽車勻速駛上斜坡的過程中，汽車的質量不變、速度不變，動能不變；汽車的質量不變、高度增大，重力勢能增大，故C正確。
【點評】掌握動能、重力勢能、彈性勢能的影響因素，利用控制變量法，判斷動能、重力勢能、彈性勢能、機械能的變化。
【跟蹤練2】（2023秋 永修縣期末）一小孩從公園中的滑梯上加速滑下的過程中，對于其機械能的變化情況，下列說法中正確的是（　　）
A．重力勢能減小，動能增加
B．重力勢能減小，動能減小
C．重力勢能增加，動能增加
D．重力勢能不變，動能增加
【答案】A
【分析】（1）動能大小的影響因素：質量、速度；質量越大，速度越大，動能越大。
（2）重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度；質量越大，高度越高，重力勢能越大。
【解答】解：小孩從公園中的滑梯上加速滑下，質量大小不變、速度變大，動能增加；質量大小不變、高度減小，重力勢能減小，故A正確，BCD錯誤。
【點評】本題考查了動能、重力勢能的大小變化分析，屬于基礎題目。
【跟蹤練3】（2023 長春期末）2023年5月30日，我國神舟十六號載人飛船成功到達太空預定軌道。忽略燃料短時損耗，神舟十六號加速升空的過程中（　　）
A．機械能不變 B．動能減小
C．重力勢能轉化為動能 D．機械能增大
【答案】D
【分析】（1）動能的影響因素是質量和速度；
（2）重力勢能的影響因素是質量和高度；
（3）動能和勢能統稱機械能。
【解答】解：正在加速升空的神舟十六號（忽略燃料短時損耗）質量不變，速度增大，動能增大，高度升高，重力勢能增大，動能和勢能統稱機械能，機械能變大，重力勢能沒有轉化為動能。故選：D。
【點評】本題考查了動能和重力勢能的影響因素、機械能的概念，相對比較簡單，屬于基礎題?！　?br/>題型3　動能和勢能的轉化　
（2023 高明區模擬）如圖所示的魔罐，橡皮筋兩頭分別固定在罐子兩端，中間系一個鉤碼，將魔罐在水平地面上滾出，橡皮筋被纏繞繃緊，橡皮筋的彈性勢能　　（選填“變大”“變小”或“不變”）；在橡皮筋的作用下魔罐能自動滾回來，滾回的過程中　　能向　 能轉化。
【答案】變大；彈性勢；動。
【分析】動能的影響因素：質量和速度；彈性勢能的影響因素：物體的形變程度。
【解答】解：魔罐在開始滾動的時候，具有動能，滾動的過程中，魔罐的動能轉化為橡皮筋的彈性勢能，彈性勢能變大；
當魔罐的動能為0時，橡皮筋的彈性勢能最大；魔罐開始向回滾動，在魔罐滾回來的過程中橡皮筋的彈性勢能減小，魔罐的動能增大，即彈性勢能轉化為動能。
【點評】本題考查動能和彈性勢能的影響因素，相對比較簡單，屬于基礎題。　
【跟蹤練1】（2023秋 永修縣期末）把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己鼻子附近，穩定后松手，鐵鎖向前擺去。鐵鎖從最高點擺到最低點的過程中 　能轉化為 　能。
【答案】重力勢；動。
【分析】影響動能大小的因素有物體的質量和速度；影響重力勢能大小的因素有物體的質量和高度。
【解答】解：鐵鎖從最高點擺到最低點的過程中，鐵鎖的質量不變，高度變小，重力勢能變?。毁|量不變，速度變大，動能變大，是重力勢能轉化為動能。
【點評】本題考查了學生對動能、重力勢能的了解與掌握，屬于基礎題目?！　?br/>【跟蹤練2】（2023秋 封丘縣期中）2023年第19屆杭州亞運會，中國跳水隊斬獲全部金牌。如圖所示，運動員為獲得充足的空間滯留時間，都會在跳水前先用力下壓跳板，將跳板的
　　 能轉化為運動員的 　能，以便利用跳板讓自己上升得更高。
【答案】彈性勢；機械。
【分析】下壓跳板，跳板發生彈性形變，具有彈性勢能，跳板恢復原狀時，彈性勢能轉化為運動員的動能，動能再轉化為重力勢能。
【解答】解：運動員在跳水前先用力下壓跳板，跳板發生彈性形變，具有彈性勢能，而后跳板反彈時跳板的彈性勢能轉化為運動員的機械能，以便利用跳板讓自己上升得更高。
【點評】本題考查了動能和勢能的轉化，基礎題。
【跟蹤練3】（2023 安徽）如圖，在射箭比賽中，運動員釋放弓弦將箭射出，弓弦的彈性勢能轉化為箭的　 　能。
【答案】動。
【分析】拉弓射箭時，弓發生了彈性形變，弓具有了彈性勢能，箭射出去就是因為弓的彈性勢能轉化為了箭的動能。
【解答】解：箭射出時，弓的彈性形變程度變小，彈性勢能減??；箭由靜止變為運動，動能增大；所以弓的彈性勢能轉化為箭的動能，
【點評】此題考查機械能的轉化，判斷是哪種能量轉化成了另一種能量的方法是：減少的能量轉化為增大的能量。
題型4　對機械能守恒的理解　
（2023春 江岸區校級月考）用一根不可伸縮的細線一端系著一定質量的小球，并將細線的另一端固定起來，制成一個可以在ACB間往復運動的單擺，如圖所示。若不計空氣阻力，下列說法正確的是（　?。?br/>A．小球從C點運動到B點的過程中，重力勢能轉化為動能
B．小球在A點和B點的重力勢能相等，且其動能均為零
C．小球在C點的動能最大，且此時小球只受到重力的作用
D．小球運動到C點時，若突然細線斷了小球將豎直下落
【答案】B
【分析】（1）影響動能大小的因素：質量和速度，質量越大，速度越大，動能越大。
影響重力勢能大小的因素：質量和高度，質量越大，高度越高，重力勢能越大。
機械能是動能和勢能的和，在小球運動的過程中，空氣阻力忽略不計，所以機械能守恒。
（2）重力的方向是豎直向下的。
【解答】解：A、從A→C的過程中，小球的質量不變、高度減小、速度增大，所以重力勢能減小，動能增大，在C點時動能最大、重力勢能最小，C→B動能轉化為重力勢能，故A錯誤；
B、小球在A、B位置時，位置最高，速度都為0，空氣阻力忽略不計，機械能守恒，重力勢能最大且相等，其動能均為零，故B正確；
C、小球在C點的動能最大，此時小球受到重力和拉力的作用，故C錯誤；
D、小球在C點時動能最大、重力勢能最小，若在C點繩子突然斷開，小球受到豎直向下的重力，而斷開瞬間運動的方向是水平方向，所以小球不會豎直下落，故D錯誤。
【點評】已知“不計空氣阻力”，小球只有動能和重力勢能之間的相互轉化，機械能守恒，是解決該題的關鍵。
【跟蹤練1】（2023 虹口區校級期末）如圖所示，擺球由C點靜止釋放，經過最低點O到達B點，C、B兩點等高（不計阻力），則由C點到B點，擺球的機械能 ?。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）； 　 　點擺球的動能最大，當中的能量轉化是 　。
【答案】不變；O；動能和重力勢能可以相互轉化。
【分析】（1）如果忽略摩擦阻力，則動能和勢能相互轉化時，物體的機械能是守恒的；若存在摩擦阻力，一部分機械能會轉化為內能，機械能減小。
（2）物體由于運動具有的能叫動能；物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能；動能和重力勢能可以相互轉化。
【解答】解：不計阻力，擺球在擺動過程中機械能守恒，所以由C點到B點，擺球的機械能不變；擺球從C點運動到O點的過程中，擺球的質量不變，高度減小，重力勢能逐漸減小，速度變大，動能逐漸變大，此過程中，重力勢能轉化為動能，O點處于最低點，重力勢能最小，所以動能最大；由O點到B點的過程中，擺球的質量不變，高度增大，重力勢能逐漸增大，速度減小，動能逐漸減小，因此擺球的動能轉化為重力勢能。所以能夠說明動能和重力勢能可以相互轉化。
【點評】此題考查機械能的轉化，難度不大，關鍵是知道并理解動能、重力勢能等大小的影響因素，并掌握機械能守恒的條件。
【跟蹤練2】（2023秋 銅官區校級期中）如圖所示，先以速度v將小球豎直向上拋出，后以速度v使同一小球沿光滑斜面向上運動（斜面固定且足夠長），兩次上升的高度分別為H1和H2（不計空氣阻力），根據能量轉化知識，請你猜想兩次上升的高度關系：H1　 　（選填“＞”“＝”或“＜”）H2。
【答案】＝。
【分析】不計空氣阻力，沒有摩擦力，機械能沒有轉化為其他形式的能，機械能守恒。
【解答】解：由題意可知，兩種情況小球最初的動能相等，又都從同一水平面向上運動，最初的重力勢能相等，都為零，則最初的機械能相等；不計空氣阻力、斜面光滑，小球向上運動時，都是將動能轉化為重力勢能。兩球到達最高點時，速度均為零，動能全部轉化為重力勢能，機械能守恒，所以兩球到達最高點時的重力勢能相等，故兩次上升的高度H1和H2的關系是：H1＝H2。
【點評】本題考查了機械能守恒。關鍵是正確分析動能和重力勢能的變化，難度較小，屬于基礎性題目。
【跟蹤練3】（2023秋 沭陽縣校級期中）為了提高全校師生的身體素質，學校買回了乒乓球發球機，如圖甲所示。如果乒乓球發球機在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發出a、b、c三個質量相同的球，如圖乙，若不計空氣阻力，則下列說法正確的是（　?。?br/>A．整個過程中，c球的運動狀態不變
B．三個球在運動過程中機械能不守恒
C．使球落向桌面的力的施力物體是發球機
D．落地時三個小球的動能相等
【答案】D
【分析】（1）物體的運動狀態的改變，包括物體的運動速度大小發生變化、運動方向發生變化；
（2）動能大小的影響因素：質量、速度。質量越大，速度越大，動能越大；重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大；
（3）首先判定開始時三球機械能的大?。徊挥嬁諝庾枇?，三個小球的機械能是守恒的，據此判定速度的大小。
【解答】解：A、整個過程中，c球的運動方向和速度大小都發生了變化，所以c球的運動狀態改變，故A錯誤；
B、由于不計空氣阻力，動能和勢能轉化過程中，機械能守恒，故B錯誤；
C、乒乓球由于受到重力作用而下落，使球落向桌面的力的施力物體是地球，故C錯誤；
D、乒乓球發球機在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發出a、b、c三個球，由于乒乓球到達球臺時所處的高度和速度都相同，則機械能是相同的；不計空氣阻力，三個小球的機械能是守恒的，所以三個小球到達桌面時的機械能相同，由于高度相同，重力勢能相同，則動能也相同，所以三球到達乒乓球臺的速度相同，D正確。
【點評】本題考查了物體運動狀態變化的判斷、重力的作用效果、動能、重力勢能的影響因素和機械能的守恒，難度不大，尤其是動能、重力勢能的影響因素要熟記?！　?br/>題型5　機械能不守恒　
（2023秋 清江浦區期中）如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面，一小球由A點以速度v沿軌道滾下，經另一側等高點B后到達最高點C，下列關于小球滾動過程的分析正確的是（　　）
A．小球運動過程中，只有重力對小球做功
B．小球在A、B兩點具有的動能相同
C．小球在A、B、C三點的速度大小關系是vA＞vB＞vC
D．小球在A點的機械能等于它在C點的重力勢能
【答案】C
【分析】（1）運動的物體克服摩擦做功，機械能轉化為內能；
（2）由于受到的阻力，所以小球下落過程中，有機械能的損失。
【解答】解：A、弧形軌道是粗糙的，小球受摩擦力，要克服摩擦力做功，故A錯誤；
B、在粗糙的弧形軌道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，則在整個過程中小球的機械能減小；雖然小球在A、B兩點等高，具有的重力勢能相同，但由于小球的機械能減小，所以小球在B點具有的動能小于在A點的動能，故B錯誤；
C、由題意可知小球在C點的速度為0，由B項分析可知小球在A點的速度大于在B點的速度，所以在A、B、C三點的速度大小關系是vA＞vB＞vC，故C正確；
D、小球要克服摩擦力做功，機械能減小，所以在A點具有的機械能大于它在C點具有的重力勢能（此時小球的動能為0，只有重力勢能），故D錯誤。
【點評】此題考查了對能量轉化的分析和對做功的判斷、運動狀態的判斷等，是一道綜合題目。
【跟蹤練1】（2023春 徐匯區校級月考）如圖是滑雪運動的軌道。某運動員從高處A點由靜止滑下，經過B點到達最低點，然后到達另一側與B點等高的C點時速度剛好為零。下列說法正確的是（　?。?br/>A．從A點到O點的過程，動能轉化為重力勢能
B．從O點到C點的過程，機械能不斷增加
C．B點和C點的機械能相等
D．從A點到O點的過程，機械能不斷減小
【答案】D
【分析】（1）判斷是哪種能量轉化成了另一種能量的標準是：減小的轉化為增多的；
（2）動能大小的影響因素：質量、速度，質量越大，速度越大，動能越大；
（3）不計空氣阻力，光滑軌道上小球的機械能守恒。
【解答】解：A、從A點到O點的過程，運動員的質量不變，高度變小，速度變大，則重力勢能減少，動能增多，所以重力勢能轉化為動能，故A錯誤；
C、運動員從B點到C點的過程中，運動員需要克服阻力做功，一部分機械能轉化為內能，機械能不斷變小，所以C點的機械能小于B點的機械能，故C錯誤；
BD、從A點到O點的過程和從O點到C點的過程，運動員需要克服阻力做功，一部分機械能轉化為內能，機械能不斷變小，故B錯誤，D正確。
【點評】對于機械能的考查中考中會常出現，熟知各能量的影響因素是解題關鍵。
【跟蹤練2】（2023春 江岸區校級月考）掉在水平地面上的彈性小球會被彈起，而且彈跳的高度會越來越低。如圖所示是小球彈跳的頻閃照片，MN為等高線，小球在3、5位置的高度一樣。下面說法正確的是（　?。?br/>A．小球在整個彈跳過程中機械能守恒
B．小球3和5比較，在位置5時動能較小
C．小球3和5比較，它們的機械能相同
D．小球從位置1到位置2的過程中，重力勢能全部轉化為動能
【答案】B
【分析】（1）動能大小的影響因素：質量、速度。質量越大，速度越大，動能越大；
（2）重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大；
（3）機械能＝動能+勢能。
【解答】解：B、小球3和5比較，高度相等，勢能也相等，在彈跳的過程中機械能轉化為其他形式的能，機械能減小，所以動能較小，故B正確；
C、小球3和5比較，在彈跳的過程中機械能轉化為其他形式的能，機械能減小，所以小球5比小球3機械能小，故C錯誤；
AD、小球從位置1到位置2的過程中，由于克服空氣阻力做功，重力勢能部分轉化為動能，故A、D錯誤。
【點評】（1）掌握動能、重力勢能的影響因素。（2）能判斷動能、重力勢能、機械能的變化。
【跟蹤練3】（2023 硯山縣校級期末）如圖所示，在斜面a處釋放的小車運動到水平面b處撞擊一木塊，經歷一段路程后在c處小車和木塊都停了下來。下列說法正確的是（　?。?br/>A．小車到達水平面后能繼續向前運動是因為受到了慣性力的作用
B．小車在α、b、c處機械能分別為Ea、Eb、Ec，則 Ea＞Eb＞Ec
C．木塊在c處靜止是因為木塊受到小車的推力小于受到水平面的摩擦力
D．木塊從b點運動到c點過程中對水平面的壓強增大
【答案】B
【分析】（1）任何物體都具有慣性，慣性是保持物體運動狀態不變的性質，慣性不是一種力；（2）在判斷機械能的變化時，看清題目條件，在動能和勢能的轉化過程中，有無能量的損失；（3）當物體發生相對運動或有相對運動趨勢時，物體才收受到摩擦力的作用；（4）利用壓強的計算公式p分析比較。
【解答】解：A、小車到達水平面后能繼續向前運動是因為小車具有慣性，而不是受到慣性力的作用；故A錯誤；B、在小車從a到達b再到達c的過程中，都要克服摩擦做功，從而消耗一定的機械能；故機械能在不斷減??；故B正確；C、木塊在c處靜止時，沒有運動趨勢，不再受摩擦力作用，只受到重力和支持力一對平衡力的作用；故C錯誤；D、木塊從b點運動到c點過程中，木塊對水平面的壓力不變，受力面積也不變，則對水平面的壓強不變，故D錯誤。
【點評】此題考查力學的多個知識點，綜合性強；把握慣性概念、機械能的變化情況分析、摩擦力產生的條件以及能量的轉化知識，運用在各選項中，深入分析即可解答。
題型6　探究動能或勢能大小的影響因素　
（2023春 肥城市期末）某物理學習小組為了探究重力勢能的大小與哪些因素有關，做了如下猜想：重力勢能的大小可能與物體的高度和質量有關。
根據猜想，小明做了如下探究：用一個鐵架臺、小沙盒、小鋼球，讓小鋼球從不同高度下落，落在細沙上（如圖所示）。
（1）小明設計的實驗是探究猜想：物體的重力勢能與　　 有關，通過實驗觀察到的現象是當小球離細沙的高度為h1，下落時比高度為h2下落時小球陷入得深些，說明了在　 　一定的條件下，　 　越大，物體的重力勢能就越大；
（2）為了探究重力勢能的大小與另一個因素的關系，請你在以上實驗的基礎上，再選擇一個器材進行探究并簡述你的實驗方案。
你選擇的器材是：　 ?。?br/>你的實驗方案：　 　。
【答案】（1）高度；質量；高度；（2）等體積的小鐵球；
將小鐵球和小鋼球分別從同一高度由靜止釋放，讓其自由落到細沙上，觀察小球陷入的深度。
【分析】（1）影響重力勢能的因素是質量和高度；當探究重力勢能與高度的關系時，必須保證物體的質量相等；在探究重力勢能大小與質量的關系時，應控制高度相同；（2）用所砸沙坑的深淺反映重力勢能的大小，選取的球的形狀應相同，質量不同，據此確定需要的實驗器材；
在探究重力勢能和物體質量的關系時，要控制高度相同，改變質量。
【解答】解：（1）讓小鋼球從不同高度下落，即物體的質量相同，高度不同，可知探究的是物體的重力勢能與高度有關；
觀察到的現象是當小球離細沙的高度為h1，下落時比高度為h2下落時小球陷入得深些，由h1＞h2，說明在質量一定時，高度越大，物體的重力勢能就越大；
（2）實驗中根據物體所砸沙坑的深淺來反映重力勢能，撞擊的凹坑必須截面積相同，應保證選取的球的形狀相同，質量不同，在原有器材基礎上再選擇一個器材，可選取一個等體積的小鐵球，鐵和鋼的密度不同，能保證選取的兩球質量不同；
在探究重力勢能和物體質量的關系時，要控制高度相同，改變質量，故將小鐵球和小鋼球分別從同一高度由靜止釋放，讓其自由落到細沙上，觀察小球陷入的深度。
【點評】本題考查探究物體的勢能跟哪些因素有關，解答本題注意所用的研究方法：控制變量法，轉換法。
【跟蹤練1】（2023秋 茂名期中）如圖所示，在“探究影響重力勢能大小的因素”實驗中，有三個實心的、大小相同的鐵球A、鐵球B和塑料球C。球A、C離沙地高度相同?，F讓三個球同時由靜止釋放，球落到沙地上的狀態如圖中虛線所示。
（1）觀察球陷入沙中的深度可以判斷出球釋放前的重力勢能大小，該實驗方法是 ?。挥蓤D可以判斷出 　球釋放前的重力勢能最大；
（2）比較球A、C可得出影響重力勢能大小的因素是 　。
【答案】（1）轉換法；A；（2）質量。
【分析】（1）本實驗中把小球的重力勢能轉化成小球陷進沙坑的深度來比較各小球重力勢能的大小的，這種研究問題的方法叫轉換法；
（2）重力勢能的大小與物體的質量和被舉的高度有關；比較A、C兩球找出相同因素和不同因素，根據小球陷進沙坑的深度比較重力勢能的大小，結合控制變量法的思想進行分析即可。
【解答】解（1）本實驗中把小球的重力勢能轉化成小球陷進沙坑的深度來比較各小球重力勢能的大小的，這種研究問題的方法叫轉換法；圖中鐵球A陷入沙中的深度最大，說明鐵球A的重力勢能最大；
（2）比較A、C兩球可知，兩球所處的高度相同，A是鐵球，C是塑料球，鐵球A的質量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的結論是：物體所處的高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大。
【點評】該題考查了探究重力勢能與質量和高度的關系的實驗，考查了轉換法和控制變量法在該實驗中的應用。
【跟蹤練2】（2023秋 儋州期中）在探究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗中，讓同一鋼球A從斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，能將木塊撞出一段距離，如圖所示。下列說法不正確的是（　　）
A．實驗中研究的是鋼球A的動能
B．此實驗主要體現應用控制變量法和轉換法來探究問題
C．鋼球在斜面上自由釋放時位置越高，到達水平面時初速度越大
D．該實驗的目的是探究鋼球在水平面上的動能大小與質量的關系
【答案】D
【分析】（1）物體動能的大小無法直接看出，實驗是通過觀察木塊移動的距離來說明鋼球對木塊做功的多少，用到的是轉換法；
（2）物體的動能與質量和速度有關，實驗過程要采用控制變量法，當研究動能大小與質量的關系時，要讓鋼球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同；當研究動能大小與速度的關系時，應選擇同一鋼球，這樣可以保證鋼球的質量相同。
【解答】解：AD、實驗中，同一個鋼球，控制了質量相同，從不同高度滾下，控制了鋼球到達水平面時的速度不同，由控制變量法的研究方法可知實驗目的是研究鋼球的動能與速度的關系，故A正確，D錯誤；
B、本實驗中控制質量不變是控制變量法，通過木塊移動的距離顯示動能大小是轉換法，故B正確；
C、鋼球從斜面上下滑時，重力勢能轉化為動能，位置越高，重力勢能越大，到達水平面時初速度越大，故C正確。
【點評】本題考查了學生對影響物體動能大小因素實驗的了解與掌握，要注意控制變量法和轉換法的應用。
【跟蹤練3】（2023秋 博羅縣期末）如圖是探究“物體動能的大小與什么因素有關”的實驗示意圖，小明同學讓鋼球分別從粗糙斜面由靜止開始滾下，撞擊木塊：
（1）利用圖示的器材可以探究物體動能的大小與物體 　的關系，得到的結論是 ??；
（2）該實驗是通過觀察 　來判斷 　（選填“鋼球”或“木塊”）動能的大??；
（3）實驗中，鋼球碰撞木塊后繼續向前運動，在水平木板上滑動一段距離后停下，設開始時鋼球的重力勢能為Ep，木塊克服摩擦力所做的功為W，則Ep　 　W（選填：“＞”、“＜”或“＝”）；
（4）在探究動能的大小與質量關系時，當換用另一個鋼球實驗時，發現它將木塊撞出了木板，要繼續完成該次實驗，下列措施中可行的是 　 ?。ㄟx填選項符號）。
A．換用質量更大的木塊
B．降低鋼球的高度
C．換質量更大的鋼球
D．換質量更小的鋼球
【答案】（1）速度；質量相同時，物體的速度越大，動能就越大；（2）木塊被推動的距離；鋼球；（3）＞；（4）D。
【分析】（1）動能的大小與質量和速度有關，實驗時用控制變量法分別探究；
（2）此實驗把動能的大小轉換為木塊被撞擊后滑行的距離，距離越遠表明鋼球的動能越大；
（3）木塊滑動過程中，克服摩擦力做功；
（4）根據減小動能的方法分析。
【解答】解：（1）根據圖示可知，小球的質量不變，滾下的高度不同，到達水平面時的速度不同，所以探究的是動能大小與速度的關系，鋼球的速度越大，撞擊木塊移動的距離越大，動能越大；結論為：在質量相同時，物體的速度越大，動能就越大；
（2）實驗中通過觀察木塊被撞擊后滑行的距離的大小來間接判斷鋼球動能的大小，該方法是轉換法；
（3）鋼球從高處滾下的過程中，重力勢能轉化為動能；由于存在摩擦，克服摩擦做功，一部分重力勢能轉化為內能；鋼球與木塊碰撞的過程中，球對木塊做功，做功的大小小于球最初的動能；木塊在運動過程中，克服摩擦做功，機械能轉化為內能，即木塊克服摩擦做的功等于木塊的動能大小，也就是小于開始時小球的重力勢能；
（4）在探究動能的大小與質量關系時，需要控制速度大小不變，改變質量，當換用另一個鋼球實驗時，發現它將木塊撞出了木板，這說明該球的動能太大了；
A.若換質量更大的木塊，改變了木塊所受摩擦力的大小，不符合控制變量法的要求，故A不可行；B.該實驗中需要控制速度相同，若降低第二次鋼球的高度，則會改變鋼球到達水平面時的速度，不符合控制變量法的要求，故B不可行；C.若換質量更大的鋼球，鋼球到達水平面時的動能更大，則更容易使木塊滑出木板，故C不可行；D.若換質量更小的鋼球，鋼球到達水平面時的動能較小，能減小木塊移動的距離，故D可行。
【點評】用控制變量法研究動能大小的影響因素，用轉換法表示動能的大?。徊捎每刂谱兞糠ㄑ芯繉嶒灂r，一定注意相同因素和不同因素?！　?/p>

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