Question

（1）某同學用DIS研究“機械能守恒定律”的裝置如圖（a）所示，在一次實驗中，選擇DIS以圖象方式顯示實驗的結果，所顯示的圖象如圖（b）所示．圖象的橫軸表示小球距D點的高度h，縱軸表示擺球的重力勢能E_p、動能E_k或機械能E．試回答下列問題：
①圖（b）的圖象中，表示小球的重力勢能E_p、動能E_k、機械能E隨小球距D點的高度h變化關系的圖線分別是

乙、丙、甲

（按順序填寫相應圖線所對應的文字）．
②根據圖（b）所示的實驗圖象，可以得出的結論

在實驗誤差允許的范圍內，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒

．
（2）某同學探究恒力做功和物體動能變化間的關系，方案如圖所示．他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，如圖（c）為減小這種做法帶來的誤差，實驗中要采取的兩項措施是：
a

平衡摩擦力

b

鉤碼的質量遠小于小車的總質量

Answer 1

分析：（1）根據小球向上擺動過程中，重力做負功，高度h增大，由E_P=mgh增大，動能減小，而重力勢能和動能的總量即機械能不變來選擇圖線．
（2）小球擺動過程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在這個條件下得出結論：只有重力做功的情況下小球機械能守恒．
（3）驗證合外力的功與動能變化間的關系的原理：mgx=

1

2

mv²，本實驗的誤差來源與摩擦力和物體加速引起的失重現象

解答：解：（1）小球離D點的高度h越大，重力勢能越大，動能越小，因此圖線乙為重力勢能E_p隨小球距D點的高度h變化關系的圖線；圖線丙為動能E_k隨小球距D點的高度h變化關系的圖線；小球在運動中機械能守恒，圖線甲為小球的機械能E隨小球距D點的高度h變化關系的圖線．
（2）由圖（b）可知，在任意高度處，小球的動能與重力勢能之和保持不變，所以在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒．
（3）驗證合外力的功與動能變化間的關系的原理：mgx=△E_k，若想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，則應減小摩擦力和由于重物失重帶來的影響，故應平衡摩擦力并且使鉤碼的質量大小遠小于小車的總質量
故答案為：（1）乙、丙、甲
（2）在誤差允許的范圍內，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒．
（3）a平衡摩擦力b鉤碼的質量遠小于小車的總質量

點評：理解物理圖象，明確機械能守恒定律條件．驗證性實驗最后得出結論時，要強調在實驗誤差允許的范圍內，要明確在驗證合外力的功與動能變化間的關系中用到的原理，圍繞原理，記憶需要測量的物理量及實驗時的注意事項．