Question

7．閱讀短文，完成相應問題．
過山車是一項富有刺激性的娛樂工具．這次同物理學打交道不用動腦子，只要收緊你的腹肌，保護好腸胃就行了．當然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制，無法親身體驗過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁觀察過山車的運動和乘坐者的反應．
在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠一個機械裝置的推力推上最高點的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動力了．對過山車來說，它的重力勢能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大．當過山車開始下降時，它的重力勢能就不斷地減少（因為高度下降了），但能量不會消失，而是轉(zhuǎn)化成了動能，也就是運動的能量．不過，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機械能（動能和重力勢能）．這就是為什么在設(shè)計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因．
過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物．事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈．因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于過山車中部的重心最高時，重力勢能最大，而當尾部到達最高點時，重心位置已經(jīng)不在最高位置，已經(jīng)有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能了．這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會產(chǎn)生一種要被拋離的感覺．尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌飛出去．中前部的車廂情況就不同了，過山車的重心心在“身后”，在短時間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”重心越過高點被重力推動．
（1）過山車上升階段，其重力勢能增加．（填“增加”、“減少”、“不變”）
（2）過山車在軌道的最低處，運動最快，動能最大，說明物體的動能同速度有關(guān)．
（3）在過山車運行起來以后，坐在過山車不同位置的乘客，通過某一豎直回環(huán)的最高點時，乘坐在車尾部（選填“車中部”、“車尾部”）通過時速度最大．
（4）設(shè)計師所設(shè)計的過山車軌道中，過山車依次通過的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因是過山車受到摩擦力的作用．

Answer 1

分析 動能的影響因素是質(zhì)量和速度，重力勢能的影響因素是質(zhì)量和高度，二者可以相互轉(zhuǎn)化．在整個過程中，由于摩擦力的存在，機械能的總量并不守恒．據(jù)此結(jié)合題干中描述的現(xiàn)象進行解答．

解答 解：（1）過山車上升階段，其質(zhì)量不變，高度增加，所以重力勢能增加．
（2）過山車在軌道的最低處，運動最快，動能最大，說明物體的動能同速度有關(guān)．
（3）車尾部車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于過山車中部的重心最高時，重力勢能最大，而當尾部到達最高點時，重心位置已經(jīng)不在最高位置，已經(jīng)有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．因此，通過某一豎直回環(huán)的最高點時，乘坐在車尾部通過時速度最大．
（4）設(shè)計師所設(shè)計的過山車軌道中，過山車依次通過的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因是過山車受到摩擦力的作用，整個過程中機械能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能總量減少．
故答案為：（1）增加；（2）速度；（3）車尾部；（4）過山車受到摩擦力的作用．

點評 解答本題的關(guān)鍵是了解動能、重力勢能的影響因素，知道機械能守恒的條件，難度是第三個問題的判斷，值得我們關(guān)注．