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过山车
过山车(图10-22)是一项富有刺激性的娱乐设施。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。

图10-22
在刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能，即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成。重力势能是物体因其所处高度而自身拥有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的重力势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的重力势能就不断地减小(因为高度下降了)，但能量不会消失，而是转化为动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能(动能和重力势能)，这就是在设计中靠后的“小山丘”比开始时的“小山丘”略矮一点的原因。
事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要大，这是由于过山车的重心(大致在列车中部)处于最高位置时，重力势能最大，而当尾部到达最高点时，重心位置已经不在最高位置，已经有一部分重力势能转化为动能了。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地到达和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为此时重心正在加速向下运动。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨飞出去。中前部的车厢情况就不同了，过山车的重心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”重心越过最高点后，整列车才被重力推动向下加速。
1. 对过山车来说，在上升阶段，它的重力势能（选填“增加”“减少”或“不变”），当它爬升到“山丘”的顶峰时重力势能最（选填“大”或“小”），由此可见，物体的重力势能大小与有关。
2. 过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能大小与有关。
3. 过山车第一次下行后，是利用作为“发动机”的。
4. 设计师所设计的过山车轨道中，后面的“小山丘”总会比开始的略矮一点，过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低。这样设计的原因是什么？

1. 增加 大 被举高的高度
2. 运动的速度
3. 重力势能
4. 过山车在运动过程中克服车轮与轨道的摩擦，以及空气阻力做功，都使机械能发生损耗