Question

【題目】學習了機械能的轉化和守恒之后，教師讓學生考察日常生活中有關的能量轉化現象，并從中發現問題．小明說：有資料顯示，氣象站要每日放飛探空氣球，氣球下吊有測量儀器，氣球和儀器一起勻速上升，它們的機械能增加了，這份增加的機械能是什么能量轉化而來的呢？

（1）接著小軍補充說：前幾天我買了一個氫氣球，不小心氫氣球飛上了天，在氫氣球上升的過程中，機械能增加了，這份增加的機械能是由什么能量轉化而來的呢？在激烈的討論下，首先大家排除了由空氣的內能轉化而來．理由是
（2）那么增加的機械能究竟是什么能量轉化而來的呢？老師做了以下實驗，引導學生分析思考：液體和氣體很多時候具有相似的性質，我們不妨先看看木塊在水中上浮的情況．
實驗發現，當撤去對木塊的壓力時，由于 ，木塊上浮．木塊升高了，機械能增加了，而這時，會有一部分水下去填補木塊原來占據的位置，此外，當物體最終漂浮后，水面有所下降，所以水的重力勢能 （選填“增加”或“減少”）了！
（3）假設氣球在空氣中上升和木塊在水中上浮原理是相同的，你能解釋小明小軍提出的問題了嗎？請試著分析一下

Answer 1

【答案】
（1）氣球上升過程中，和空氣摩擦，內能增加，所以增加的機械能不是由內能轉化而來
（2）所受浮力大于自身重力；減少
（3）來自于下降空氣的機械能
【解析】解：（1）在氫氣球上升的過程中，由于克服空氣摩擦，其內能增加；所以氫氣球的機械能的增加不是內能轉化來的；
（2）當撤去對木塊的壓力時，由于浮力大于重力，所以木塊會上浮．
木塊升高了，機械能增加了，最后漂浮在水面，木塊排開水的體積減少，所以水面下降，水的重力勢能減少；
（3）與木塊在水中上升相似，氫氣球在空氣中上升，其機械能增加，氣球上升后，周圍有一部分空氣流過來填補氣球原來占據空間的空缺，所以空氣下降，其機能減小．所以答案是：
（1）氣球上升過程中，和空氣摩擦，內能增加，所以增加的機械能不是由內能轉化而來；
（2）所受浮力大于自身重力；減少；
（3）來自于下降空氣的機械能．
【考點精析】掌握動能和勢能的轉化與守恒是解答本題的根本，需要知道動能和勢能之間可以互相轉化的．方式有： 動能 → 重力勢能；動能 → 彈性勢能．