星期天,劉芳和張穎在公園里蕩秋千,發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象,請你幫她們探究其中的原因.
(1)劉芳坐在秋千上,張穎推了一下,秋千自動地蕩來蕩去;但秋千擺動的幅度卻越來越小,最終停了下來,要想讓秋千不停下來,就要有人不斷地推它.這是為什么?
(2)后來來了一位叔叔,他說:“蕩秋千完全可以不用別人來推,蕩秋千的人自己就可以不停地蕩下去,并且可以使秋千越蕩越高.”說完他站到秋千上,隨著秋千來回擺動,他適時地站起和蹲下,果然,秋千越蕩越高!這又是為什么呢?
在動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中,若不考慮轉(zhuǎn)化過程中的能量損失,則機(jī)械能的總量保持不變,即機(jī)械能守恒.但在實際轉(zhuǎn)化過程中,秋千要克服空氣阻力做功,即有能量損失.在判斷物體的動能和勢能轉(zhuǎn)化的規(guī)律時,只要搞清物體動能、勢能及機(jī)械能大小決定的因素,就能得出正確的結(jié)論. 對某個確定的物體,它的動能是否變化,要看它的速度大小是否發(fā)生變化;它的勢能是否發(fā)生變化,要看它的高度是否發(fā)生變化;對于物體的機(jī)械能是否發(fā)生變化,要看物體的動能和勢能之和是否發(fā)生變化,或者可以看有沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能(例如電能等)或其他形式的能轉(zhuǎn)化成物體的機(jī)械能.如果沒有物體的機(jī)械能與其他形式能的相互轉(zhuǎn)化,則物體的機(jī)械能不變. 探究:(1)秋千蕩來蕩去的過程中,動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化:在向上蕩的過程中,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;在向下蕩的過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能.但機(jī)械能的總量卻在不斷地減小,原因是在上述過程中,秋千受到空氣的阻力,克服阻力做功要消耗一部分機(jī)械能,使之轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.因此,隨著機(jī)械能的減小,秋千擺動的幅度越來越小,最終停了下來,而要使秋千繼續(xù)蕩下去,就要不斷地補(bǔ)充能量. (2)秋千向上蕩時,人站起,提高自身重心的位置,使系統(tǒng)的重力勢能增加;秋千向下蕩時,人蹲下,降低自身重心的位置,把更多的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能.人在每次站起的過程中做了功,使整個系統(tǒng)的機(jī)械能不斷增加,所以秋千會越蕩越高. |
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