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1. 在“模拟打桩”的实验中，原来处于同一沙槽，相同深度的4个相同木桩，经A、B、C三个重锤从高处由静止下落撞击后，最终所处的位置如图所示。由此可知：
（1）实验中可通过观察
（2）若木桩4下陷过程中所受重力做的功为100 J，则木桩3下陷过程中所受重力做的功
第1题 第2题
（1）实验中可通过观察
木桩陷入沙子的深度
来比较重锤重力势能的大小，若B、C两个重锤下落高度相同，则B
(B/C)重锤的质量要大一些；若A重锤的质量大于B重锤的质量，则可推测B
(A/B)重锤下落高度较高。（2）若木桩4下陷过程中所受重力做的功为100 J，则木桩3下陷过程中所受重力做的功
大于
(大于/等于/小于)100 J。第1题 第2题
答案
（1）木桩陷入沙子的深度 B B （2）大于
解析
【分析】
本题利用转换法探究重力势能的影响因素，将重锤重力势能的大小转换为木桩陷入沙子的深度，重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入越深。重力势能的大小与质量和高度有关，需结合控制变量法分析；重力做功与物体重力和下陷深度有关，深度越大，做功越多。
【解析】
（1）实验中，重锤对木桩做功，重力势能越大，做功越多，木桩陷入沙子越深，因此通过观察木桩陷入沙子的深度比较重锤重力势能大小。若B、C下落高度相同，B对应的木桩陷入更深，说明B的重力势能更大，根据“高度相同时，质量越大，重力势能越大”，可知B重锤质量更大；若A质量大于B，A对应的木桩陷入比B浅，说明A的重力势能更小，根据“质量相同时，高度越高，重力势能越大”，A重力势能小但质量大，故A下落高度更低，因此B重锤下落高度更高。
（2）重力做功公式为$W=Gh$，木桩重力$G$相同，木桩3下陷深度比木桩4大，因此木桩3下陷过程中重力做功大于木桩4的100J。
【答案】
（1）木桩陷入沙子的深度；B；B （2）大于
【知识点】
重力势能、转换法、重力做功
【点评】
本题结合模拟打桩实验考查重力势能的影响因素，运用转换法和控制变量法，是力学基础实验题，需理解实验设计原理和做功的相关知识。
【难度系数】
0.6
本题利用转换法探究重力势能的影响因素，将重锤重力势能的大小转换为木桩陷入沙子的深度，重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入越深。重力势能的大小与质量和高度有关，需结合控制变量法分析；重力做功与物体重力和下陷深度有关，深度越大，做功越多。
【解析】
（1）实验中，重锤对木桩做功，重力势能越大，做功越多，木桩陷入沙子越深，因此通过观察木桩陷入沙子的深度比较重锤重力势能大小。若B、C下落高度相同，B对应的木桩陷入更深，说明B的重力势能更大，根据“高度相同时，质量越大，重力势能越大”，可知B重锤质量更大；若A质量大于B，A对应的木桩陷入比B浅，说明A的重力势能更小，根据“质量相同时，高度越高，重力势能越大”，A重力势能小但质量大，故A下落高度更低，因此B重锤下落高度更高。
（2）重力做功公式为$W=Gh$，木桩重力$G$相同，木桩3下陷深度比木桩4大，因此木桩3下陷过程中重力做功大于木桩4的100J。
【答案】
（1）木桩陷入沙子的深度；B；B （2）大于
【知识点】
重力势能、转换法、重力做功
【点评】
本题结合模拟打桩实验考查重力势能的影响因素，运用转换法和控制变量法，是力学基础实验题，需理解实验设计原理和做功的相关知识。
【难度系数】
0.6
2. 将球竖直向上抛出并落回地面，该过程中球先、后经过M、S两点，球在这两点的动能和重力势能大小如图所示，则球在这两点的速度$v_M$
＜
(＞/=/＜)$v_S$，这两点离地的高度$h_M$ ＞
(＞/=/＜)$h_S$，球在运动过程中的机械能 不守恒
(守恒/不守恒)。答案
＜ ＞ 不守恒
解析
【分析】
要解决本题，需结合动能、重力势能的影响因素及机械能的概念分析：
1. 动能与速度的关系：同一球质量不变，动能越大则速度越大（公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$），比较两点动能即可判断速度；
2. 重力势能与高度的关系：同一球质量不变，重力势能越大则离地高度越高（公式$E_p=mgh$），比较两点重力势能即可判断高度；
3. 机械能是动能与重力势能的总和，计算两点总机械能，若总机械能不变则守恒，否则不守恒。
【解析】
1. 比较速度：
由图可知，M点动能为20J，S点动能为40J，同一球质量不变，根据动能公式，动能越大速度越大，因此$v_M ＜ v_S$；
2. 比较高度：
M点重力势能为48J，S点重力势能为20J，同一球质量不变，根据重力势能公式，重力势能越大高度越高，因此$h_M ＞ h_S$；
3. 判断机械能是否守恒：
机械能=动能+重力势能，M点总机械能为$20J+48J=68J$，S点总机械能为$40J+20J=60J$，总机械能减少，说明运动中有能量损耗，因此机械能不守恒。
【答案】
＜ ＞ 不守恒
【知识点】
动能与速度关系、重力势能与高度关系、机械能守恒
【点评】
本题结合图像考查动能、重力势能的影响因素及机械能的判断，需准确提取图像中的能量数据，通过公式分析各物理量的关联，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需结合动能、重力势能的影响因素及机械能的概念分析：
1. 动能与速度的关系：同一球质量不变，动能越大则速度越大（公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$），比较两点动能即可判断速度；
2. 重力势能与高度的关系：同一球质量不变，重力势能越大则离地高度越高（公式$E_p=mgh$），比较两点重力势能即可判断高度；
3. 机械能是动能与重力势能的总和，计算两点总机械能，若总机械能不变则守恒，否则不守恒。
【解析】
1. 比较速度：
由图可知，M点动能为20J，S点动能为40J，同一球质量不变，根据动能公式，动能越大速度越大，因此$v_M ＜ v_S$；
2. 比较高度：
M点重力势能为48J，S点重力势能为20J，同一球质量不变，根据重力势能公式，重力势能越大高度越高，因此$h_M ＞ h_S$；
3. 判断机械能是否守恒：
机械能=动能+重力势能，M点总机械能为$20J+48J=68J$，S点总机械能为$40J+20J=60J$，总机械能减少，说明运动中有能量损耗，因此机械能不守恒。
【答案】
＜ ＞ 不守恒
【知识点】
动能与速度关系、重力势能与高度关系、机械能守恒
【点评】
本题结合图像考查动能、重力势能的影响因素及机械能的判断，需准确提取图像中的能量数据，通过公式分析各物理量的关联，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
3. 无人机已被应用于诸多领域。如图所示为我国一款具有完全自主知识产权的无人机，该无人机匀速上升的过程中 （
A.动能不变，势能增大
B.动能减小，势能增大
C.动能不变，势能减小
D.动能增大，势能减小
A
）A.动能不变，势能增大
B.动能减小，势能增大
C.动能不变，势能减小
D.动能增大，势能减小
答案
A
解析
【分析】要判断无人机匀速上升过程中动能和势能的变化，需明确动能、重力势能的影响因素：动能由物体的质量和速度共同决定，重力势能由物体的质量和高度共同决定。分析时先确定无人机质量、速度、高度的变化，再结合对应影响因素判断动能和势能的变化。
【解析】无人机匀速上升时，其质量保持不变，速度为匀速状态（大小不变），根据动能的影响因素：质量不变、速度不变，因此动能不变；同时无人机的高度持续增大，质量不变，根据重力势能的影响因素：质量不变、高度增大，因此重力势能增大。综上，动能不变，势能增大，对应选项A。
【答案】A
【知识点】动能的影响因素、重力势能的影响因素
【点评】本题考查动能与重力势能的变化判断，属于基础概念题，只需掌握动能、重力势能的决定因素即可解答，侧重对基础知识点的应用。
【难度系数】0.6
【解析】无人机匀速上升时，其质量保持不变，速度为匀速状态（大小不变），根据动能的影响因素：质量不变、速度不变，因此动能不变；同时无人机的高度持续增大，质量不变，根据重力势能的影响因素：质量不变、高度增大，因此重力势能增大。综上，动能不变，势能增大，对应选项A。
【答案】A
【知识点】动能的影响因素、重力势能的影响因素
【点评】本题考查动能与重力势能的变化判断，属于基础概念题，只需掌握动能、重力势能的决定因素即可解答，侧重对基础知识点的应用。
【难度系数】0.6
4. (2024·安徽)如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间，若一游客绑上安全绳之后从平台上由静止开始下落，则从开始下落至第一次到达最低点的过程中，游客的（
A.动能一直增大
B.重力势能一直减小
C.机械能保持不变
D.机械能一直增大
B
）A.动能一直增大
B.重力势能一直减小
C.机械能保持不变
D.机械能一直增大
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题，需分阶段分析游客下落过程中动能、重力势能和机械能的变化：游客从静止下落分为两个阶段，安全绳未伸直时仅受重力，安全绳伸直后受重力和弹力。结合各能量的影响因素，逐一判断选项即可。
【解析】
游客从开始下落到第一次到达最低点的过程：
1. 动能分析：游客先在重力作用下加速；安全绳伸直后，弹力逐渐增大，弹力小于重力时仍加速，弹力等于重力时速度最大，之后弹力大于重力减速，因此动能先增大后减小，故A错误。
2. 重力势能分析：重力势能公式为$E_p = mgh$，游客下落过程中质量不变，高度$h$持续减小，因此重力势能一直减小，故B正确。
3. 机械能分析：游客的机械能（动能+重力势能），下落过程中安全绳的弹力对游客做负功，游客的机械能转化为安全绳的弹性势能，因此游客的机械能一直减小，故C、D错误。
【答案】
B
【知识点】
重力势能变化、动能变化、机械能变化
【点评】
本题结合蹦极运动考查机械能相关知识，需分阶段分析受力与能量变化，明确重力势能仅与高度有关，机械能变化取决于除重力外的其他力做功情况，属于基础题型。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需分阶段分析游客下落过程中动能、重力势能和机械能的变化：游客从静止下落分为两个阶段，安全绳未伸直时仅受重力，安全绳伸直后受重力和弹力。结合各能量的影响因素，逐一判断选项即可。
【解析】
游客从开始下落到第一次到达最低点的过程：
1. 动能分析：游客先在重力作用下加速；安全绳伸直后，弹力逐渐增大，弹力小于重力时仍加速，弹力等于重力时速度最大，之后弹力大于重力减速，因此动能先增大后减小，故A错误。
2. 重力势能分析：重力势能公式为$E_p = mgh$，游客下落过程中质量不变，高度$h$持续减小，因此重力势能一直减小，故B正确。
3. 机械能分析：游客的机械能（动能+重力势能），下落过程中安全绳的弹力对游客做负功，游客的机械能转化为安全绳的弹性势能，因此游客的机械能一直减小，故C、D错误。
【答案】
B
【知识点】
重力势能变化、动能变化、机械能变化
【点评】
本题结合蹦极运动考查机械能相关知识，需分阶段分析受力与能量变化，明确重力势能仅与高度有关，机械能变化取决于除重力外的其他力做功情况，属于基础题型。
【难度系数】
0.7
5. 如图所示为探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。
（1）该实验通过比较
（2）实验可以得出的结论是
（3）若在实验中，由于木板较短，木块B被碰后滑出木板，则在不改变原有器材的情况下，如何保证被碰后木块B能始终在木板上滑行？方法是
（4）实验后，同学们联想到造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，用如图所示的器材可以探究
（5）拿去木块B，将小车A从斜面同一高度由静止释放，让其分别滑上铺有毛巾和玻璃的木板表面直到静止，若把两次在水平面上克服摩擦力做的功分别记为$ W_{\mathrm{毛巾}} $、$ W_{\mathrm{玻璃}} $，则$ W_{\mathrm{毛巾}} $
（1）该实验通过比较
木块移动的距离
来反映动能的大小。该小车A的动能是由重力势
能转化而来的。（2）实验可以得出的结论是
当质量一定时，速度越大，动能越大
。（3）若在实验中，由于木板较短，木块B被碰后滑出木板，则在不改变原有器材的情况下，如何保证被碰后木块B能始终在木板上滑行？方法是
适当降低小车释放的高度
。（4）实验后，同学们联想到造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，用如图所示的器材可以探究
超速
（超载/超速）的安全隐患。（5）拿去木块B，将小车A从斜面同一高度由静止释放，让其分别滑上铺有毛巾和玻璃的木板表面直到静止，若把两次在水平面上克服摩擦力做的功分别记为$ W_{\mathrm{毛巾}} $、$ W_{\mathrm{玻璃}} $，则$ W_{\mathrm{毛巾}} $
=
（＞/=/＜）$ W_{\mathrm{玻璃}} $。答案
（1）木块移动的距离 重力势 （2）当质量一定时，速度越大，动能越大 （3）适当降低小车释放的高度 （4）超速 （5）=
解析
【分析】
本题是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验，需结合转换法、控制变量法分析各问题：
（1）动能大小无法直接观察，实验中通过木块被推动的距离间接反映动能大小，这是转换法的应用；小车从斜面滑下时，重力势能转化为动能。
（2）实验控制小车质量不变，改变小车到达水平面的速度，探究动能与速度的关系。
（3）木块滑出木板是因为小车动能过大，可通过降低小车释放高度减小动能，避免木块滑出。
（4）探究超速需保持质量不变、改变速度，图中器材可实现该操作。
（5）同一小车从同一高度滑下，到达水平面的动能相同，克服摩擦力做功等于动能，因此两次做功相等。
【解析】
（1）实验利用转换法，通过比较木块B移动的距离反映小车A的动能大小，木块移动越远，动能越大；小车从斜面滑下，高度降低，重力势能减小，动能增大，因此动能由重力势能转化而来。
（2）实验控制小车质量一定，改变小车在斜面的高度（即到达水平面的速度），得出结论：当质量一定时，速度越大，动能越大。
（3）木块滑出木板说明小车动能过大，适当降低小车释放的高度，可减小小车到达水平面的速度，从而减小动能，使木块不滑出木板。
（4）探究超速隐患时，保持小车质量不变，改变释放高度（改变速度），图中器材可实现，因此探究超速的安全隐患。
（5）同一小车从同一斜面同一高度由静止释放，到达水平面的动能相等；小车最终静止，动能全部用于克服摩擦力做功，因此两次克服摩擦力做的功相等，即$W_{毛巾}=W_{玻璃}$。
【答案】
（1）木块移动的距离；重力势 （2）当质量一定时，速度越大，动能越大 （3）适当降低小车释放的高度 （4）超速 （5）=
【知识点】
动能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题为初中力学经典实验题，全面考查探究动能影响因素实验的核心方法，涉及能量转化、实验改进、功的计算等知识点，注重对实验原理和设计思路的理解，是力学重点内容。
【难度系数】
0.6
本题是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验，需结合转换法、控制变量法分析各问题：
（1）动能大小无法直接观察，实验中通过木块被推动的距离间接反映动能大小，这是转换法的应用；小车从斜面滑下时，重力势能转化为动能。
（2）实验控制小车质量不变，改变小车到达水平面的速度，探究动能与速度的关系。
（3）木块滑出木板是因为小车动能过大，可通过降低小车释放高度减小动能，避免木块滑出。
（4）探究超速需保持质量不变、改变速度，图中器材可实现该操作。
（5）同一小车从同一高度滑下，到达水平面的动能相同，克服摩擦力做功等于动能，因此两次做功相等。
【解析】
（1）实验利用转换法，通过比较木块B移动的距离反映小车A的动能大小，木块移动越远，动能越大；小车从斜面滑下，高度降低，重力势能减小，动能增大，因此动能由重力势能转化而来。
（2）实验控制小车质量一定，改变小车在斜面的高度（即到达水平面的速度），得出结论：当质量一定时，速度越大，动能越大。
（3）木块滑出木板说明小车动能过大，适当降低小车释放的高度，可减小小车到达水平面的速度，从而减小动能，使木块不滑出木板。
（4）探究超速隐患时，保持小车质量不变，改变释放高度（改变速度），图中器材可实现，因此探究超速的安全隐患。
（5）同一小车从同一斜面同一高度由静止释放，到达水平面的动能相等；小车最终静止，动能全部用于克服摩擦力做功，因此两次克服摩擦力做的功相等，即$W_{毛巾}=W_{玻璃}$。
【答案】
（1）木块移动的距离；重力势 （2）当质量一定时，速度越大，动能越大 （3）适当降低小车释放的高度 （4）超速 （5）=
【知识点】
动能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题为初中力学经典实验题，全面考查探究动能影响因素实验的核心方法，涉及能量转化、实验改进、功的计算等知识点，注重对实验原理和设计思路的理解，是力学重点内容。
【难度系数】
0.6
