第39页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

减小

增大

减小

木块滑

行距离

速度

质量

物体的速度相等时质量越大，

动能越大

甲

先变大后变小

不做功

$b$右侧

【分析】
这道题的核心是判断运动过程中动能、重力势能的变化，首先明确两个能量的决定因素：动能由质量和速度共同决定，重力势能由质量和高度共同决定，题目给出不计摩擦和空气阻力的前提，说明运动过程机械能守恒。我们可以逐个选项推导：首先看A选项，从A到B运动员高度下降，重力势能转化为动能，速度变大，动能应该增大，直接排除A；再看B选项，重力势能随高度升高而变大，观察轨迹能发现A点的高度比C点更高，所以C点不可能是重力势能最大的位置，B错误；接着看C选项，C是运动员空中运动的最高点，此时竖直方向速度为0，但运动员仍有水平方向的速度，动能不可能为零，C错误；最后看D选项，从B到D，运动员先往C点运动高度升高，越过C点后往D点运动高度降低，因此重力势能先增大后减小，符合规律，D正确。
【解析】
我们逐一验证各选项：
1. 选项A：从A到B的过程中，运动员质量不变，高度不断降低，重力势能减小，重力势能转化为动能，速度增大，动能增大，A错误。
2. 选项B：重力势能的大小和高度正相关，运动员质量不变，整个运动轨迹中A点的高度最高，因此A点重力势能最大，C点重力势能不是最大值，B错误。
3. 选项C：运动员在C点是斜抛运动的最高点，竖直方向速度为0，但仍保留水平方向的运动速度，因此动能不为零，C错误。
4. 选项D：从B到D的过程中，运动员先从B向C运动，高度逐渐升高，重力势能增大；越过C点后向D运动，高度逐渐降低，重力势能减小，因此重力势能先增大后减小，D正确。
【答案】D
【知识点】
动能的影响因素；重力势能的影响因素；机械能转化
【点评】
本题的易错点是容易误认为空中最高点C的动能为零，忽略了斜抛运动的物体在最高点仍有水平方向的速度，解题时要结合轨迹的高度变化逐一分析能量转化，避免被直观位置误导。
【难度系数】
0.7

【分析】
我们要判断无人机的动能和重力势能变化，首先从题目中提取全部已知条件：第一，无人机沿水平方向匀速飞行，说明它的运动速度大小不变，所处的飞行高度也保持不变；第二，无人机正在均匀喷洒肥料，这个过程中无人机携带的肥料不断减少，所以无人机的总质量是持续减小的。接下来我们分别对应动能、重力势能的影响因素，逐一对比变量和不变量，就能得出变化结果了。
【解析】
1. 判断动能变化：动能的大小由物体的质量和运动速度共同决定。题目中无人机匀速飞行，运动速度保持不变，但是喷洒肥料的过程中无人机总质量不断减小，因此无人机的动能减小。
2. 判断重力势能变化：重力势能的大小由物体的质量和被举高的高度共同决定。题目中无人机沿水平方向飞行，所处的高度保持不变，但是总质量不断减小，因此无人机的重力势能也减小。
【答案】
减小减小
【知识点】
动能的影响因素，重力势能的影响因素
【点评】
本题属于机械能相关的基础应用题，易错点是很多同学会忽略“均匀喷洒肥料”这个条件，默认无人机质量不变，错误得出动能、重力势能都不变的结论。解题时要注意，判断动能和重力势能的变化，需要同时把质量、速度、高度三个维度的变量全部梳理清楚，不能只看速度和高度。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们解题时首先要明确动能、重力势能的大小分别由什么因素决定：动能和物体的质量、运动速度有关，重力势能和物体的质量、所处的高度有关。接下来分三个部分依次推导：第一部分分析不含小铁块的圆环，它的质量固定，题目说明圆环是加速上坡，速度不断变大，可直接判断动能变化；同时圆环整体向斜坡上方移动，自身重心高度不断升高，就能判断它的重力势能变化。第二部分分析小铁块的重力势能，不能凭直觉认为“上坡所有物体高度都升高”，要结合题图对比运动前后小铁块的位置：初始时小铁块在圆环右上侧，圆环滚到斜坡上方后，小铁块移动到圆环靠近斜坡接触面的下侧，对比两个位置的实际高度，就能判断小铁块重力势能的变化。
【解析】
1. 圆环（不含小铁块）的动能变化：该部分圆环质量不变，圆环加速滚上斜坡，运动速度持续增大，根据动能的影响因素，可得其动能增大。
2. 圆环（不含小铁块）的重力势能变化：该部分圆环质量不变，圆环整体沿斜坡向上运动，圆环自身的重心高度不断升高，根据重力势能的影响因素，可得其重力势能增大。
3. 小铁块的重力势能变化：小铁块质量不变，对比运动前后的位置，小铁块从初始的圆环右上侧移动到圆环靠近斜坡的下侧，实际所处的高度明显降低，因此小铁块的重力势能减小。
【答案】
增大增大减小
【知识点】
动能的影响因素；重力势能的影响因素
【点评】
本题结合趣味“自动爬坡”的创新实验情境考察机械能基础概念，设置了典型的思维陷阱：很多学生会直接默认上坡过程所有物体高度都升高，忽略小铁块相对于圆环的位置变化，错判小铁块的重力势能变化，解题时要结合图像对比物体的实际高度，不能凭直觉下结论。
【难度系数】
0.5

【分析】
这道题是探究物体动能影响因素的经典实验题，我们可以顺着实验设计的逻辑逐步思考：
1. 第一问：动能是无法直接肉眼观测的物理量，实验中我们需要把钢球的动能大小转化为容易测量的宏观现象，钢球撞击木块时会对木块做功，动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离就越远，因此可以通过木块滑行的距离间接反映钢球动能大小。
2. 第二问：从相同高度释放钢球，钢球下摆到水平面时，重力势能转化为动能，最终到达水平面的初速度是完全相同的，此时仅改变钢球的质量，就是用控制变量法，控制速度不变，探究动能和质量的关系。
3. 第三问：1、2两次实验的变量只有钢球质量，钢球释放高度一致也就是速度相同，对比木块滑行距离就能总结出对应结论。
4. 第四问：要继续探究速度相同时动能和质量的关系，就不能改动原本控制的变量：如果降低球下摆高度，会改变钢球到达水平面的速度，破坏控制变量的条件；如果换大木块，木块的摩擦力会发生变化，无法公平对比不同钢球的动能大小，因此只能选择不改变原有实验条件、仅延长木板长度的方案。
【解析】
(1) 实验采用转换法，将不易直接测量的钢球动能大小，转换为可以直接观测的木块被撞击后滑行的距离，木块滑行越远，说明钢球的动能越大。
(2) 让不同质量的钢球从相同高度摆下，钢球下摆过程中重力势能转化为动能，到达水平面时的速度完全相等，此时控制速度这一变量不变，仅改变钢球质量，即可探究动能与质量的关系。
(3) 1、2两次实验中，钢球到达水平面的速度相同，质量更大的钢球推动木块滑行的距离更远，说明其动能更大，因此可得到对应结论。
(4) 要继续探究速度相同时动能和质量的关系，必须保证钢球的到达水平面的速度、木块的参数等无关变量完全不变，甲同学换更长木板的方案不会改变原有控制条件，能顺利完成实验；乙换大木块、丙降低下摆高度的操作都会引入额外变量，干扰实验结果，因此选择甲的建议。
【答案】
(1) 木块滑行距离 (2) 速度质量 (3) 物体的速度相等时，质量越大，动能越大 (4) 甲
【知识点】
转换法、控制变量法、动能的影响因素
【点评】
本题围绕动能影响因素的探究实验展开，核心考察了物理实验中最常用的转换法和控制变量法的实际应用，既覆盖了基础实验原理的考察，最后一问的实验优化设计也要求学生明确控制变量的严谨性，不能随意改动实验预设的无关条件，整体贴合基础实验的考察要求。
【难度系数】
0.7

【分析】
解题时我们首先明确动能的大小由质量和速度共同决定，铅球离开手后质量不变，因此只需分析铅球的速度随时间的变化规律就能推导动能的变化：
1. 拆分运动过程：铅球离开手后先上升、后下落。上升阶段铅球竖直方向速度不断减小，水平方向始终有速度，合速度不断减小，动能随之减小；
2. 到达最高点时，铅球竖直方向速度为0，但水平方向仍保持运动，合速度不为0，对应动能也不为0，不会降到0；
3. 下落阶段铅球在重力作用下速度不断增大，动能随之增大；同时铅球落地时的高度比刚离开手时更低，重力势能比出手时小，不计空气阻力时机械能守恒，因此落地时的动能会大于刚离开手时的初动能E0。
按照这个变化规律就可以画出对应的E-t图像。
【解析】
铅球离开手后运动的全过程动能变化规律如下：
① 初始时刻（刚离开手）：动能为E0，作为图像的起点；
② 上升过程：铅球质量不变，合速度逐渐减小，动能逐渐减小，图像呈下降趋势；
③ 到达轨迹最高点时：铅球仍有水平方向的速度，动能不为零，图像最低点不会和横轴t相交；
④ 下落过程：铅球质量不变，合速度逐渐增大，动能逐渐增大，图像呈上升趋势；
⑤ 落地时刻：铅球的重力势能小于刚离开手时的重力势能，由机械能守恒可知此时动能大于初动能E0，图像终点的纵坐标高于E0。
最终绘制出先降后升、全程动能大于0、终点动能大于E0的曲线即可。
【答案】

【知识点】
动能的影响因素；机械能转化；抛体运动特点
【点评】
本题结合投铅球的实际场景考察动能的变化规律，易错点集中在两处：一是误以为铅球在最高点速度为0、动能为0，错误将图像最低点画在横轴上；二是忽略铅球落地时重力势能小于出手时的重力势能，错误认为落地动能等于初动能，解题时要注意抛体运动水平方向速度不为零的特点，结合机械能守恒判断末动能的大小。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们可以分三步逐步推导解题：1. 分析小球从a到c的动能变化：首先明确小球水平方向始终受到粗糙木板给的向左的滑动摩擦力，初始在a点时弹簧压缩，向右的弹力大于向左的摩擦力，小球加速动能增大；随着弹簧逐渐恢复，弹力不断减小，当弹力和摩擦力大小相等时小球速度达到最大，之后弹力小于摩擦力，小球开始减速，到b点后弹簧弹力为0，小球仅受向左的摩擦力继续减速直到c点速度为0，因此全程动能先变大后变小。2. 判断重力是否做功：做功需要同时满足“有力作用”和“物体在力的方向上移动距离”两个条件，重力竖直向下，小球全程水平运动，竖直方向没有位移，因此重力不做功。3. 分析向左返回时动能最大的位置：从c向左运动时弹簧处于拉长状态，弹力向左、摩擦力向右，一开始弹力大于摩擦力小球加速，随着弹簧形变量减小弹力降低，当弹力等于摩擦力时小球速度最大，此时弹簧仍处于拉长状态，还没到原长b点，因此该位置在b右侧。
【解析】
1. 从a到c的动能变化推导：
水平杆光滑但下方木板粗糙，小球全程受水平向左的滑动摩擦力。在a点释放后，弹簧对小球向右的弹力大于向左的摩擦力，小球向右做加速运动，动能持续增大；随着弹簧逐渐伸长，弹力不断减小，当弹力大小等于摩擦力时，小球速度达到最大值，之后弹力小于摩擦力，合力向左，小球开始减速；到达b点时弹簧恢复原长，弹力为0，小球仅受向左的摩擦力继续减速，直到c点速度减为0，因此整个过程小球动能先变大后变小。
2. 重力做功判断：
重力方向竖直向下，小球运动全程沿水平方向移动，竖直方向没有产生位移，不满足力做功的两个必要条件，因此重力不做功。
3. 向左返回的动能最大位置推导：
小球从c向左运动时，弹簧处于伸长状态，对小球的弹力向左，滑动摩擦力向右，初始阶段弹力大于摩擦力，小球向左加速；随着弹簧形变量减小，弹力逐渐降低，当弹力大小等于摩擦力时，小球速度达到峰值，动能最大，此时弹簧仍处于伸长状态，尚未到达原长位置b，因此该位置在b右侧。
【答案】
先变大后变小不做功 $b$ 右侧
【知识点】
动能变化判断；做功的判断；受力与运动关系
【点评】
本题打破了无摩擦弹簧振子在原长位置动能最大的固有思维定式，加入木板摩擦力的条件，要求学生结合受力分析判断合力为零的位置，易错点是忽略摩擦力的影响误认为动能最大位置在b点，能有效锻炼学生的逻辑推导和科学思维能力。
【难度系数】
0.4