9. 2024年10月30日，我国“长征二号F遥十九”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功将蔡旭哲、宋令东、王浩泽三名航天员送入太空。在火箭腾空而起的过程中，“神舟十九号”载人飞船的动能
增大
（增大/减小/不变，下同），其重力势能增大
，机械能增大
。答案：9. 增大 增大 增大
解析：
【分析】
要判断物体动能、重力势能和机械能的变化，需先明确各能量的决定因素：动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，机械能是动能与势能的总和。解题时，先确定飞船在腾空过程中质量、速度、高度的变化情况，再对应判断各能量的变化。
【解析】
1. 动能：动能的大小与质量和速度有关，公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$。飞船腾空而起时，质量可认为不变，速度不断增大，因此动能增大。
2. 重力势能：重力势能的大小与质量和高度有关，公式为$E_p=mgh$。飞船腾空时，质量不变，高度不断升高，因此重力势能增大。
3. 机械能：机械能等于动能与重力势能之和，由于动能和重力势能都增大，所以机械能增大。
【答案】
增大 增大 增大
【知识点】
动能的影响因素、重力势能的影响因素、机械能的概念
【点评】
本题结合实际航天情境考查机械能相关的基础知识点，核心是掌握各能量的决定因素，属于对基础概念的应用，难度较低。
【难度系数】
0.8
要判断物体动能、重力势能和机械能的变化，需先明确各能量的决定因素：动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，机械能是动能与势能的总和。解题时，先确定飞船在腾空过程中质量、速度、高度的变化情况，再对应判断各能量的变化。
【解析】
1. 动能：动能的大小与质量和速度有关，公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$。飞船腾空而起时，质量可认为不变，速度不断增大，因此动能增大。
2. 重力势能：重力势能的大小与质量和高度有关，公式为$E_p=mgh$。飞船腾空时，质量不变，高度不断升高，因此重力势能增大。
3. 机械能：机械能等于动能与重力势能之和，由于动能和重力势能都增大，所以机械能增大。
【答案】
增大 增大 增大
【知识点】
动能的影响因素、重力势能的影响因素、机械能的概念
【点评】
本题结合实际航天情境考查机械能相关的基础知识点，核心是掌握各能量的决定因素，属于对基础概念的应用，难度较低。
【难度系数】
0.8
10. 在探究重力势能与什么因素有关时，同学们经过讨论，提出如下猜想:重力势能的大小可能与物体的质量有关，也可能跟物体的高度有关。如图12-2-5所示是同学们关于这个问题讨论后设计的实验。
设计①:让质量为$m$的物体从不同高度落下，并掉在插入沙坑中的木桩上。
设计②:让质量为$m$和$2m$两个物体从同一高度落下，并掉在插入沙坑中的木桩上。
实验结果:木桩B比木桩A插得深，木桩D比木桩C插得深。请回答下列问题:
(1) 本实验中，物体的重力势能大小是通过观察
(2) 要探究重力势能与高度的关系，应选用图
(3) 根据设计②及其实验现象，可得出的结论是
设计①:让质量为$m$的物体从不同高度落下，并掉在插入沙坑中的木桩上。
设计②:让质量为$m$和$2m$两个物体从同一高度落下，并掉在插入沙坑中的木桩上。
实验结果:木桩B比木桩A插得深，木桩D比木桩C插得深。请回答下列问题:
(1) 本实验中，物体的重力势能大小是通过观察
木桩在沙坑中下陷的深度
来反映的;此过程中用到了转换法
（控制变量法/转换法）。(2) 要探究重力势能与高度的关系，应选用图
(a)
[(a)/(b)]，根据实验现象，可得出的结论是物体质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大
。(3) 根据设计②及其实验现象，可得出的结论是
物体高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大
。答案：10. (1) 木桩在沙坑中下陷的深度 转换法 (2) (a) 物体质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大 (3) 物体高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大
解析：
【分析】
要解决这道题，需明确重力势能的探究方法：重力势能无法直接观察，需通过转换法将其转化为易观测的现象；探究重力势能与高度、质量的关系时，需用控制变量法，分别控制一个变量不变，改变另一个变量，分析实验现象得出结论。
【解析】
(1) 实验中，物体重力势能的大小无法直接测量，通过观察木桩在沙坑中下陷的深度来间接反映重力势能的大小，这种将不易观测的物理量转换为易观测的物理量的方法是转换法。
(2) 探究重力势能与高度的关系时，需控制物体质量相同，改变高度，因此应选用图(a)；图(a)中A、B质量相同，B的高度更高，木桩下陷更深，说明物体质量相同时，高度越高，重力势能越大。
(3) 设计②中，两个物体从同一高度落下，质量不同，对应图(b)，C、D高度相同，D的质量更大，木桩下陷更深，说明物体高度相同时，质量越大，重力势能越大。
【答案】
(1) 木桩在沙坑中下陷的深度；转换法
(2) (a)；物体质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大
(3) 物体高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大
【知识点】
重力势能的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，是力学实验中的常考题型，需熟练掌握实验设计思路和结论推导方法。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确重力势能的探究方法：重力势能无法直接观察，需通过转换法将其转化为易观测的现象；探究重力势能与高度、质量的关系时，需用控制变量法，分别控制一个变量不变，改变另一个变量，分析实验现象得出结论。
【解析】
(1) 实验中，物体重力势能的大小无法直接测量，通过观察木桩在沙坑中下陷的深度来间接反映重力势能的大小，这种将不易观测的物理量转换为易观测的物理量的方法是转换法。
(2) 探究重力势能与高度的关系时，需控制物体质量相同，改变高度，因此应选用图(a)；图(a)中A、B质量相同，B的高度更高，木桩下陷更深，说明物体质量相同时，高度越高，重力势能越大。
(3) 设计②中，两个物体从同一高度落下，质量不同，对应图(b)，C、D高度相同，D的质量更大，木桩下陷更深，说明物体高度相同时，质量越大，重力势能越大。
【答案】
(1) 木桩在沙坑中下陷的深度；转换法
(2) (a)；物体质量相同时，高度越高，物体的重力势能越大
(3) 物体高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大
【知识点】
重力势能的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，是力学实验中的常考题型，需熟练掌握实验设计思路和结论推导方法。
【难度系数】
0.6
11. 多米诺骨牌是一种长方形的骨牌，玩时将骨牌按一定间距排列成各种造型，轻轻碰倒第一张骨牌，其余的骨牌就会产生连锁反应，依次倒下（图12-2-6）。用物理学知识对多米诺骨牌连锁反应过程进行分析：
（1）在骨牌依次倒下的过程中，骨牌的重心如何变化：
（2）骨牌依次倒下，从能量的角度分析，涉及不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化情况：
（1）在骨牌依次倒下的过程中，骨牌的重心如何变化：
重心降低
。（2）骨牌依次倒下，从能量的角度分析，涉及不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化情况：
重力势能转化为动能
。答案：11. 重心降低 重力势能转化为动能
解析：
【分析】
要解决这两个问题，需结合重心的概念和能量转化的知识分析：（1）骨牌直立时重心位置较高，倒下时重心位置会向更低处移动；（2）骨牌倒下时高度降低、速度变大，对应能量形式发生变化。
【解析】
（1）骨牌直立时，重心在骨牌的几何中心附近，位置较高；当骨牌依次倒下时，重心的位置会明显降低，因此骨牌的重心变化是降低。
（2）骨牌直立时储存着重力势能，倒下过程中，骨牌的高度减小，重力势能随之减小，同时骨牌由静止变为运动，动能增大，所以能量转化情况是重力势能转化为动能，该动能会撞击下一张骨牌，引发连锁的能量转化，使其余骨牌依次倒下。
【答案】
重心降低；重力势能转化为动能
【知识点】
重心；重力势能与动能的转化
【点评】
本题结合生活中的多米诺骨牌现象，考查基础物理知识，贴近生活实际，能帮助学生将物理知识与生活现象结合理解。
【难度系数】
0.5
要解决这两个问题，需结合重心的概念和能量转化的知识分析：（1）骨牌直立时重心位置较高，倒下时重心位置会向更低处移动；（2）骨牌倒下时高度降低、速度变大，对应能量形式发生变化。
【解析】
（1）骨牌直立时，重心在骨牌的几何中心附近，位置较高；当骨牌依次倒下时，重心的位置会明显降低，因此骨牌的重心变化是降低。
（2）骨牌直立时储存着重力势能，倒下过程中，骨牌的高度减小，重力势能随之减小，同时骨牌由静止变为运动，动能增大，所以能量转化情况是重力势能转化为动能，该动能会撞击下一张骨牌，引发连锁的能量转化，使其余骨牌依次倒下。
【答案】
重心降低；重力势能转化为动能
【知识点】
重心；重力势能与动能的转化
【点评】
本题结合生活中的多米诺骨牌现象，考查基础物理知识，贴近生活实际，能帮助学生将物理知识与生活现象结合理解。
【难度系数】
0.5
12. 小明用力向右上方抛出一个小球，运动轨迹如图12-2-7(a)所示。小球在运动过程中先后经过M、N和S三点。它在M、S两点的能量如图12-2-7(b)所示。则图12-2-7(a)中
图12-2-7
AB
(A/B/C/D)可能与图12-2-7(b)存在对应关系；小球在N点的机械能大小范围可能是1.5～1.8 J
。图12-2-7
答案：12. AB 1.5～1.8 J
解析：
【分析】
要解决本题，需结合动能、重力势能与高度的关系，以及机械能的变化规律分析：首先根据图(b)中M、S两点的动能和重力势能计算两点的机械能，判断M、S的高度关系；再结合图(a)的轨迹，确定符合高度关系的选项；最后根据N点在M、S之间，得出其机械能范围。
步骤1：计算M、S两点的机械能，结合重力势能与高度的关系，判断两点高度；步骤2：对比图(a)的轨迹，排除不符合高度关系的选项；步骤3：根据N点的位置，确定其机械能介于M、S的机械能之间。
【解析】
1. 计算机械能：
M点机械能：$ E_M = E_{kM} + E_{pM} = 0.6\,\mathrm{J} + 1.2\,\mathrm{J} = 1.8\,\mathrm{J} $
S点机械能：$ E_S = E_{kS} + E_{pS} = 0.9\,\mathrm{J} + 0.6\,\mathrm{J} = 1.5\,\mathrm{J} $
同一小球的重力势能与高度成正比，重力势能越大高度越高，因此M点高度大于S点。
2. 分析轨迹：
图(a)中，C、D选项的M点在S点下方，高度小于S，不符合M高度更高的结论，排除；A、B选项中S在虚线上，M在S上方，高度大于S，符合条件。
3. N点在M与S之间，机械能介于M和S的机械能之间，故N点机械能范围为$ 1.5\,\mathrm{J} ∼ 1.8\,\mathrm{J} $。
【答案】
AB；1.5～1.8 J
【知识点】
机械能及其转化；动能与势能的关系
【点评】
本题结合抛体运动考查机械能的计算与变化，需明确重力势能与高度的关系，以及机械能在运动过程中的变化规律，是基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合动能、重力势能与高度的关系，以及机械能的变化规律分析：首先根据图(b)中M、S两点的动能和重力势能计算两点的机械能，判断M、S的高度关系；再结合图(a)的轨迹，确定符合高度关系的选项；最后根据N点在M、S之间，得出其机械能范围。
步骤1：计算M、S两点的机械能，结合重力势能与高度的关系，判断两点高度；步骤2：对比图(a)的轨迹，排除不符合高度关系的选项；步骤3：根据N点的位置，确定其机械能介于M、S的机械能之间。
【解析】
1. 计算机械能：
M点机械能：$ E_M = E_{kM} + E_{pM} = 0.6\,\mathrm{J} + 1.2\,\mathrm{J} = 1.8\,\mathrm{J} $
S点机械能：$ E_S = E_{kS} + E_{pS} = 0.9\,\mathrm{J} + 0.6\,\mathrm{J} = 1.5\,\mathrm{J} $
同一小球的重力势能与高度成正比，重力势能越大高度越高，因此M点高度大于S点。
2. 分析轨迹：
图(a)中，C、D选项的M点在S点下方，高度小于S，不符合M高度更高的结论，排除；A、B选项中S在虚线上，M在S上方，高度大于S，符合条件。
3. N点在M与S之间，机械能介于M和S的机械能之间，故N点机械能范围为$ 1.5\,\mathrm{J} ∼ 1.8\,\mathrm{J} $。
【答案】
AB；1.5～1.8 J
【知识点】
机械能及其转化；动能与势能的关系
【点评】
本题结合抛体运动考查机械能的计算与变化，需明确重力势能与高度的关系，以及机械能在运动过程中的变化规律，是基础应用类题目。
【难度系数】
0.5