广东省考中的科学推理部分是许多考生的一大痛点,而科学推理中的机械能守恒部分更是让许多考生望而生畏。查字典公务员教育专家利用生活中的一个模型,帮助广大考生快速理解机械能守恒。
机械能,包含了动能和势能(重力势能和弹性势能)。其中,重力势能=mgh(与高度相关);动能=1/2 mv2 (与速度相关);弹性势能:与弹簧形变相关。机械能守恒就是在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内,物体系统内的动能和势能发生相互转化,但机械能的总能量保持不变。
这里我们用蹦极来做例子:
现在,一个人站在蹦极用的高台上,准备往下跳。这时,他的动能为0,弹性势能为0,假设高台相对于地面的高度为h,则他的重力势能为mgh。他往下跳之后,高度下降,重力势能减少,速度变快,动能增加,在安全绳产生拉力之前,减少的重力势能恰好等于增加的动能。等到安全绳产生拉力,在拉力大于重力之前,他的速度依然在增加,所以动能是增加的,高度继续下降,所以重力势能是减少的,安全绳产生了形变,并且形变越来越大,所以弹性势能是增加的,这个阶段是重力势能转化为弹性势能和动能。在拉力大于重力之后,他的速度下降,动能开始下降,高度下降,所以重力势能也下降,安全绳的形变越来越大,弹性势能是增大的,这个阶段是重力势能和动能转化为弹性势能。
我们通过一道题来强化一下我们对机械能的理解:
如图所示,物体沿斜面匀速滑下时,它的( )
A. 动能增加,重力势能减少,机械能不变
B. 动能不变,重力势能减少,机械能不变
C. 动能增加,重力势能不变,机械能减少
D. 动能不变,重力势能减少,机械能减少
查字典公务员解析:物体的动能由物体的质量与速率决定,即匀速下滑的物体动能不变;物体的重力势能由物体的质量与所处高度决定,匀速下滑的物体重力势能减小;物体的机械能是动能与重力势能的总和,则匀速下滑的物体机械能减小,故D项正确。
综上所述,本题正确答案为D。
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