Question

（1）某同學(xué)用DIS研究“機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖（a）所示，在一次實(shí)驗(yàn)中，選擇DIS以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的圖象如圖（b）所示．圖象的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h，縱軸表示擺球的重力勢(shì)能E_p、動(dòng)能E_k或機(jī)械能E．試回答下列問(wèn)題：
①圖（b）的圖象中，表示小球的重力勢(shì)能E_p、動(dòng)能E_k、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線(xiàn)分別是

乙、丙、甲

（按順序填寫(xiě)相應(yīng)圖線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的文字）．
②根據(jù)圖（b）所示的實(shí)驗(yàn)圖象，可以得出的結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒

．
（2）某同學(xué)探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系，方案如圖所示．他想用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，如圖（c）為減小這種做法帶來(lái)的誤差，實(shí)驗(yàn)中要采取的兩項(xiàng)措施是：
a

平衡摩擦力

b

鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量

Answer 1

分析：（1）根據(jù)小球向上擺動(dòng)過(guò)程中，重力做負(fù)功，高度h增大，由E_P=mgh增大，動(dòng)能減小，而重力勢(shì)能和動(dòng)能的總量即機(jī)械能不變來(lái)選擇圖線(xiàn)．
（2）小球擺動(dòng)過(guò)程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在這個(gè)條件下得出結(jié)論：只有重力做功的情況下小球機(jī)械能守恒．
（3）驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系的原理：mgx=

1

2

mv²，本實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源與摩擦力和物體加速引起的失重現(xiàn)象

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

點(diǎn)評(píng)：理解物理圖象，明確機(jī)械能守恒定律條件．驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)最后得出結(jié)論時(shí)，要強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，要明確在驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系中用到的原理，圍繞原理，記憶需要測(cè)量的物理量及實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)．