Question

【题目】学习了机械能的转化和守恒之后，教师让学生考察日常生活中有关的能量转化现象，并从中发现问题．小明说：有资料显示，气象站要每日放飞探空气球，气球下吊有测量仪器，气球和仪器一起匀速上升，它们的机械能增加了，这份增加的机械能是什么能量转化而来的呢？

（1）接着小军补充说：前几天我买了一个氢气球，不小心氢气球飞上了天，在氢气球上升的过程中，机械能增加了，这份增加的机械能是由什么能量转化而来的呢？在激烈的讨论下，首先大家排除了由空气的内能转化而来．理由是
（2）那么增加的机械能究竟是什么能量转化而来的呢？老师做了以下实验，引导学生分析思考：液体和气体很多时候具有相似的性质，我们不妨先看看木块在水中上浮的情况．
实验发现，当撤去对木块的压力时，由于 ，木块上浮．木块升高了，机械能增加了，而这时，会有一部分水下去填补木块原来占据的位置，此外，当物体最终漂浮后，水面有所下降，所以水的重力势能 （选填“增加”或“减少”）了！
（3）假设气球在空气中上升和木块在水中上浮原理是相同的，你能解释小明小军提出的问题了吗？请试着分析一下

Answer 1

【答案】
（1）气球上升过程中，和空气摩擦，内能增加，所以增加的机械能不是由内能转化而来
（2）所受浮力大于自身重力；减少
（3）来自于下降空气的机械能
【解析】解：（1）在氢气球上升的过程中，由于克服空气摩擦，其内能增加；所以氢气球的机械能的增加不是内能转化来的；
（2）当撤去对木块的压力时，由于浮力大于重力，所以木块会上浮．
木块升高了，机械能增加了，最后漂浮在水面，木块排开水的体积减少，所以水面下降，水的重力势能减少；
（3）与木块在水中上升相似，氢气球在空气中上升，其机械能增加，气球上升后，周围有一部分空气流过来填补气球原来占据空间的空缺，所以空气下降，其机能减小．所以答案是：
（1）气球上升过程中，和空气摩擦，内能增加，所以增加的机械能不是由内能转化而来；
（2）所受浮力大于自身重力；减少；
（3）来自于下降空气的机械能．
【考点精析】掌握动能和势能的转化与守恒是解答本题的根本，需要知道动能和势能之间可以互相转化的．方式有： 动能 → 重力势能；动能 → 弹性势能．