過山車是一項富有刺激*的*工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人着迷。如果你對物理學感興趣的話，那麼在乘...

問題詳情：

過山車是一項富有刺激*的*工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人着迷。如果你對物理學感興趣的話，那麼在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感，還有助於理解力學定律。實際上，過山車的運動包含了許多物理學原理，人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恆、加速度和力交織在一起產生的效果，那感覺真是妙不可言。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，你不妨站在一旁仔細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，但在第一次下行後，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿軌道行駛的唯一的“發動機”將是重力勢能，即由重力勢能轉化為動能、又由動能轉化為重力勢能這樣一種不斷轉化的過程構成的。重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由於物體和地球的引力相互作用而產生的。對過山車來説，它的重力勢能在處於最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峯時最大。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，而是轉化成了動能，也就是運動的能量。不過，在能量的轉化過程中，由於過山車的車輪與軌道的摩擦而產生了熱量，從而損耗了少量的機械能（動能和重力勢能）。這就是為什麼在設計中隨後的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。

過山車最後一節小車廂裏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。因為最後一節車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由於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，重心位置已經不在最高位置，已經有一部分重力勢能轉化為動能了。這樣，乘坐在最後一節車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會產生一種要被拋離的感覺，因為重心正在加速向下運動。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峯附近時，小車廂就可能脱軌飛出去。中前部的車廂情況就不同了，過山車的重心心在“身後”，在短時間內，它雖然處在下降的狀態，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           。（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，説明物體的動能同         有關。

（3）設計師所設計的過山車軌道中，過山車依次通過的豎直迴環的高度一次比一次低的原因是                                           。

（4）在過山車運行起來以後，坐在過山車不同位置的乘客，通過某一豎直迴環的最高點時，乘坐在             （ 選填“車中部”、“車尾部”）通過時速度最大。

【回答】

（1）增加 （2）速度大小 （3）過山車的車輪與軌道的摩擦產生熱量，從而損耗了少量的機械能（4）車尾部

知識點：功和機械能 單元測試

題型：綜合題