熱氣球是由球囊、吊籃和加熱裝置三部分構(gòu)成的.在氣球下方安置燃燒器,當(dāng)火點(diǎn)燃時(shí),2~3 米高的火焰,由鼓風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹入球囊,加熱氣球球囊內(nèi)的空氣,使之變輕獲得升力.請(qǐng)針對(duì)如圖15中的熱氣球回答下列問題:
(1)熱氣球在上升過(guò)程中,它的________能逐漸增大.
(2)熱氣球在加熱后,球內(nèi)空氣的溫度比球外空氣的溫度高,但是球內(nèi)空氣的________比球外空氣的小.
(3)通過(guò)“加熱氣球球囊內(nèi)的空氣,使之變輕獲得升力”這句話,請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)過(guò)的物理知識(shí),解釋加熱球囊內(nèi)的空氣時(shí),熱氣球就能上升的原因________.
解:(1)熱氣球在上升時(shí),質(zhì)量不變,高度變大,故其所具有的重力勢(shì)能變大;
(2)熱氣球在加熱后,球內(nèi)的空氣受熱膨脹,體積變大,但球內(nèi)氣體的質(zhì)量不變,據(jù)公式ρ=可知,此時(shí)球內(nèi)空氣的密度變小.
(3)熱氣球上升的原因是:球內(nèi)空氣受熱膨脹,體積變大,據(jù)阿基米德原理,即F浮=G排=m排g=ρ氣v排g,故氣球此時(shí)所受的浮力變大,當(dāng)氣球受到的浮力大于氣球的重力時(shí),熱氣球就能上升.
故答案為:(1)重力勢(shì);(2)密度;(3)加熱氣球后,球囊內(nèi)的空氣密度變小,其體積變大,故其所受的空氣浮力變大,當(dāng)氣球受到的浮力大于氣球的重力時(shí),熱氣球就能上升.
(1)重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān),即物體的質(zhì)量越大,高度越高,其所具有的重力勢(shì)能就越大;
(2)空氣具有熱脹冷縮的性質(zhì),故據(jù)密度的計(jì)算公式,結(jié)合上述熱脹冷縮的性質(zhì)分析即可解決;
(3)根據(jù)阿基米德原理原理,結(jié)合物體的浮沉條件分析即可得出該題的答案.
點(diǎn)評(píng):知道重力勢(shì)能的取決因素,并能利用阿基米德原理原理解釋有關(guān)浮力的問題是解決該題的關(guān)鍵.