题目内容

【题目】学习了机械能的转化和守恒之后,教师让学生考察日常生活中有关的能量转化现象,并从中发现问题.小明说:有资料显示,气象站要每日放飞探空气球,气球下吊有测量仪器,气球和仪器一起匀速上升,它们的机械能增加了,这份增加的机械能是什么能量转化而来的呢?

(1)接着小军补充说:前几天我买了一个氢气球,不小心氢气球飞上了天,在氢气球上升的过程中,机械能增加了,这份增加的机械能是由什么能量转化而来的呢?在激烈的讨论下,首先大家排除了由空气的内能转化而来.理由是________

(2)那么增加的机械能究竟是什么能量转化而来的呢?老师做了以下实验,引导学生分析思考:液体和气体很多时候具有相似的性质,我们不妨先看看木块在水中上浮的情况.

实验发现,当撤去对木块的压力时,由于________ ,木块上浮.木块升高了,机械能增加了,而这时,会有一部分水下去填补木块原来占据的位置,此外,当物体最终漂浮后,水面有所下降,所以水的重力势能________ (选填“增加”或“减少”)了!

(3)假设气球在空气中上升和木块在水中上浮原理是相同的,你能解释小明小军提出的问题了吗?请试着分析一下________

【答案】气球上升过程中,和空气摩擦,内能增加,所以增加的机械能不是由内能转化而来   所受浮力大于自身重力  减少  来自于下降空气的机械能 

【解析】

(1)在氢气球上升的过程中,由于克服空气摩擦,其内能增加;所以氢气球的机械能的增加不是内能转化来的;

(2)当撤去对木块的压力时,由于浮力大于重力,所以木块会上浮.

木块升高了,机械能增加了,最后漂浮在水面,木块排开水的体积减少,所以水面下降,水的重力势能减少;

(3)与木块在水中上升相似,氢气球在空气中上升,其机械能增加,气球上升后,周围有一部分空气流过来填补气球原来占据空间的空缺,所以空气下降,其机械能减小.

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