《2025年暑假Happy假日八年级物理通用版》

15. 如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，$t = 0$时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内)，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力$F$随时间$t$变化的图像如图所示，不计空气阻力。

(1)在整个运动过程中，小球的机械能____(选填“守恒”或“不守恒”)。
(2)小球动能最小的时刻是____(选填“平衡”或“非平衡”)状态。
(3)在$t_{1}\sim t_{2}$这段时间内，小球的动能变化情况是____。

答案：
(1) 不守恒
(2) 非平衡
(3) 先增大后减小

16. 过山车承载着同学们太多的儿时记忆。过山车的工作原理是什么呢？下面是同学们设计的探究方案。
【查阅资料】
过山车是一种机动游乐设施，常见于游乐园和主题乐园中。过山车深受很多年轻游客的喜爱。
【项目设计】
(1)如何攀爬最高点
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行起，就再也没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。
(2)运行中发生怎样的能量转化
过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，动能不断增大，由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后设计的“小山丘”要比开始时的“小山丘”低(如图所示)。

(3)运行中如何制动
像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
【评价反思】
(1)过山车通过A点向上运动的过程中，动能____(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)后面设计的“小山丘”要比开始时的“小山丘”低的原因是____。
(3)在过山车前行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于安装了____。
(4)过山车第一次下行后，是利用重力势能作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有____(请举一例)。

答案： 【解析】：
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(1)过山车通过$A$点向上运动时，速度减小，质量不变，根据动能公式$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$（$m$为质量，$v$为速度），动能变小。
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(2)因为过山车在运行过程中，由于摩擦损耗了少量机械能，所以后面“小山丘”的机械能比开始时“小山丘”的机械能小，重力势能$E_{p}=mgh$（$m$为质量，$g$为重力加速度，$h$为高度），质量不变，后面“小山丘”高度就低。
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(3)文中明确提到过山车安装了机械制动装置，使其能在紧急情况下准确停下。
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(4)像水电站，水从高处流下，重力势能转化为动能，和过山车利用重力势能作为“发动机”原理相同（其他合理例子也可）。
【答案】：
(1)变小
(2)过山车在运行过程中，由于摩擦损耗了少量机械能
(3)机械制动装置
(4)水电站（合理即可）