如果將皮球從某一高度處水平拋出,以我們平時的經驗,皮球每次反彈都會比上次低,最終會靜止在地面上,如何用初中物理知識解釋這種物理現象呢?
乍一看,這似乎是高中物理題,但是,如果不深究此過程中的運動過程、受力情況和能量變化,用初中物理知識是可以解釋的,實際上,這是一道中考物理題。
此中考物理題原題如下:
我們解釋如下:
首先,我們看到皮球一次比一次的最高點更低,因此可以判斷出來,整個過程中出現了能量損失,也就是說有一部分機械能消失了,並且,皮球最終靜止時,機械能全部消失。
消失的機械能轉化成了什麼呢?
一部分機械能損失是由於皮球與空氣摩擦生熱,機械能轉化成了內能。
另一部分機械能損失是由於皮球與地面撞擊生熱,機械能也轉化成了內能。
最終,我們可以知道,由於皮球在空中時一直與空氣摩擦,皮球的機械能一直在減小,即皮球在每一處的機械能都比之後的機械能要大!
另外,機械能=動能+勢能
當我們了解到以上物理知識,四個選項就好解釋了:
A.皮球經過同高度的A、B兩點時,由於高度相同,所以重力勢能相同,但是B處機械能小於A處機械能,所以B處動能小於A處動能。
B.皮球第一次反彈後,包括之後的每一次反彈後,到達最高點時的速度都不會為零,這是因為,根據物體做的拋體運動,軌跡是曲線,所以,最高點速度不能為零,否則,皮球就會從最高點直接豎直落下。
C.雖然D點的位置比C點位置高,看似好像皮球在D點的機械能大於在C點的機械能,但是,別忘了剛才所提到的機械能損失,皮球在每一處的機械能都比之後的機械能要大!
D.當皮球落地時,會發生彈性形變,從高處落下時比從低處落下時發生的形變量更大,也就是皮球被碰撞的更扁。所以,會在地上留下兩個大小不等的黑色圓斑。
通過以上解釋,初中生朋友們應該對機械能的轉化與損失有所了解了。
中學生朋友們,為了美好的未來,加油!