Question

關于機械能在生活中的應用：
（1）建高樓時首先要打好地基．原相同高度的相同地樁，經打擊后某一瞬時三個地樁所處的位置如圖所示．由此可知，打樁時，三個重錘中______錘的做功本領最大．如果A、B兩錘的質量相同，則剛開始下落時，______錘的高度要低一些．如果B、C兩錘剛下落時的高度相同，則______錘的質量要大一些．

（2）如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項重要任務．下圖是某輕軌車站的設計方案示意圖，該圖表明與站臺前后連接的軌道都有一個小坡度．請你說明這種設計可以節能的理由：______．

Answer 1

解：（1）木柱下陷的深度越深，表明重錘做功的本領越大，所以B錘的做功本領最大；
①A、B相比，A下陷的較淺，表明A錘的重力勢能較小，如果A、B兩錘的質量相同，則剛開始下落時，A錘的高度要低一些；
②B、C相比，B下落的更深，表明B錘的重力勢能更大，如果B、C兩錘剛下落時的高度相同，則B的質量要大一些；
答：B、A、B．
（2）①在地鐵進站時，車要停下來，而車此時是有很大的動能的，若剎車，就把這些動能轉化為了內能而損耗了，若進站時讓車上坡，把動能轉化為重力勢能貯存起來，這樣就減小因剎車消耗的機械能；
②地鐵在出站時，車原來處于靜止沒有動能，需要消耗燃料的化學能才能啟動，運動起來，若利用下坡，則可以把重力勢能轉化為動能，便于啟動，節省了燃料，起到節能的作用．
答：車進站時的部分動能轉化為重力勢能，減小因剎車消耗的機械能；車出站時儲存的重力勢能又轉化為動能，起到節能的作用．
分析：（1）解決此題要知道重錘打樁，是重錘的重力勢能轉化為木柱下陷時克服摩擦力做功產生的內能，重力勢能的大小與物體的質量和高度有關，質量越大、高度越高，重力勢能就越大；
（2）考查物體的動能和勢能可以相互轉化的問題；物體上升時物體的動能轉化為重力勢能，動能減小，重力勢能增大．物體下降時物體的重力勢能轉化為動能，重力勢能減小，動能增大．
點評：（1）影響重力勢能的因素有質量和高度，研究時要采用控制變量法的思想；
（2）考查了動能和重力勢能的相互轉化的應用．物體重力勢能和動能的相互轉化，關鍵是看物體的速度和高度怎么變化．