Question

【題目】在杭州樂園中有一個游戲叫終極跳樓機（見圖）．人坐在機器上先由電機牽引快速上升到約30米的高空，再在約2.5秒鐘左右時間內從30米高空自由下落到地面，這個游戲具有強烈的刺激性．設一位參與該游戲的人的重力為500N，在自由下落時，不考慮空氣阻力的影響，人對座椅的壓力為 N，當人離地面很近時該游戲機迅速減速下落，此時人對座椅的壓力 500N（選填“等于”、“大于”或“小于”）．請說出該游戲機在工作時兩種能量變化．

（1）

（2） ．

Answer 1

【答案】0；大于；（1）電能轉化為機械能；（2）重力勢能轉化為動能．

【解析】

試題分析：（1）人在自由下落時，重力全部用于做加速運動，不會對支撐面發生擠壓，故人對座椅的壓力為0N，此時人處于完全失重狀態；當人離地面很近時該游戲機迅速減速下落，要使得人也做減速運動，座椅對人施加的支持力必須大于人的重力（人處于超重狀態），根據壓力和支持力是一對相互作用力可作答．

對失重、超重現象的正確理解：物體的重力不是真的減小或增大了，只是對支撐面的壓力減小或增大了；若觀察此時磅秤的示數，則會感覺物體“完全失去重力”或“失去了部分重力”或“重力增加了”．

（2）根據題中的運動過程和現象，可以從動能和勢能的相互轉化以及電能和機械能的轉化來解題．

解：（1）人在自由下落時，重力全部用于做加速運動，不會對支撐面發生擠壓，故人對座椅的壓力為0N（此時人處于完全失重狀態）．

當該游戲機迅速減速下落時，要人也做減速運動，座椅對人施加的支持力必須大于人的重力，而支持力與壓力是一對相互作用力，故人對座椅的壓力必須大于人的重力，即此時人對座椅的壓力大于500N．

人向下做減速運動，受力情況如圖所示：

（2）①人坐在機器上先由電機牽引快速上升到約30米的高空，電機消耗了電能，人的機械能增大，故該過程中電能轉化為機械能；

②人在自由下落時，高度減小，重力勢能減小，而速度增大，動能增大，故該過程中重力勢能轉化為動能．

故答案為：0；大于；（1）電能轉化為機械能；（2）重力勢能轉化為動能．