Question

（1）某同学用DIS研究“机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，在一次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图（b）所示．图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能E_p、动能E_k或机械能E．试回答下列问题：
①图（b）的图象中，表示小球的重力势能E_p、动能E_k、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是

乙、丙、甲

（按顺序填写相应图线所对应的文字）．
②根据图（b）所示的实验图象，可以得出的结论

在实验误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒

．
（2）某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系，方案如图所示．他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，如图（c）为减小这种做法带来的误差，实验中要采取的两项措施是：
a

平衡摩擦力

b

钩码的质量远小于小车的总质量

Answer 1

分析：（1）根据小球向上摆动过程中，重力做负功，高度h增大，由E_P=mgh增大，动能减小，而重力势能和动能的总量即机械能不变来选择图线．
（2）小球摆动过程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在这个条件下得出结论：只有重力做功的情况下小球机械能守恒．
（3）验证合外力的功与动能变化间的关系的原理：mgx=

1

2

mv²，本实验的误差来源与摩擦力和物体加速引起的失重现象

解答：解：（1）小球离D点的高度h越大，重力势能越大，动能越小，因此图线乙为重力势能E_p随小球距D点的高度h变化关系的图线；图线丙为动能E_k随小球距D点的高度h变化关系的图线；小球在运动中机械能守恒，图线甲为小球的机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线．
（2）由图（b）可知，在任意高度处，小球的动能与重力势能之和保持不变，所以在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒．
（3）验证合外力的功与动能变化间的关系的原理：mgx=△E_k，若想用钩码的重力表示小车受到的合外力，则应减小摩擦力和由于重物失重带来的影响，故应平衡摩擦力并且使钩码的质量大小远小于小车的总质量
故答案为：（1）乙、丙、甲
（2）在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒．
（3）a平衡摩擦力b钩码的质量远小于小车的总质量

点评：理解物理图象，明确机械能守恒定律条件．验证性实验最后得出结论时，要强调在实验误差允许的范围内，要明确在验证合外力的功与动能变化间的关系中用到的原理，围绕原理，记忆需要测量的物理量及实验时的注意事项．