题目内容

星期天,刘芳和张颖在公园里荡秋千,发现了一些有趣的现象,请你帮她们探究其中的原因.

(1)刘芳坐在秋千上,张颖推了一下,秋千自动地荡来荡去;但秋千摆动的幅度却越来越小,最终停了下来,要想让秋千不停下来,就要有人不断地推它.这是为什么?

(2)后来来了一位叔叔,他说:“荡秋千完全可以不用别人来推,荡秋千的人自己就可以不停地荡下去,并且可以使秋千越荡越高.”说完他站到秋千上,随着秋千来回摆动,他适时地站起和蹲下,果然,秋千越荡越高!这又是为什么呢?

答案:
解析:

  在动能和重力势能相互转化的过程中,若不考虑转化过程中的能量损失,则机械能的总量保持不变,即机械能守恒.但在实际转化过程中,秋千要克服空气阻力做功,即有能量损失.在判断物体的动能和势能转化的规律时,只要搞清物体动能、势能及机械能大小决定的因素,就能得出正确的结论.

  对某个确定的物体,它的动能是否变化,要看它的速度大小是否发生变化;它的势能是否发生变化,要看它的高度是否发生变化;对于物体的机械能是否发生变化,要看物体的动能和势能之和是否发生变化,或者可以看有没有机械能转化成其他形式的能(例如电能等)或其他形式的能转化成物体的机械能.如果没有物体的机械能与其他形式能的相互转化,则物体的机械能不变.

  探究:(1)秋千荡来荡去的过程中,动能和重力势能相互转化:在向上荡的过程中,动能转化为重力势能;在向下荡的过程中,重力势能转化为动能.但机械能的总量却在不断地减小,原因是在上述过程中,秋千受到空气的阻力,克服阻力做功要消耗一部分机械能,使之转化为其他形式的能量.因此,随着机械能的减小,秋千摆动的幅度越来越小,最终停了下来,而要使秋千继续荡下去,就要不断地补充能量.

  (2)秋千向上荡时,人站起,提高自身重心的位置,使系统的重力势能增加;秋千向下荡时,人蹲下,降低自身重心的位置,把更多的重力势能转化为动能.人在每次站起的过程中做了功,使整个系统的机械能不断增加,所以秋千会越荡越高.


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