Question

DIS實驗是利用現代信息技術進行的實驗．學生實驗“用DIS研究機械能守恒定律”的裝置如圖（a）所示，某組同學在一次實驗中，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

 

（按順序填寫相應圖線所對應的文字）．
（2）圖（a）所示的實驗裝置中，K是光電門傳感器，他的直接作用是

 

．小球上連接的擋光片寬度為d，通過光電門的時間為t，可以得到小球在最低點的瞬時速度為

 

．
（3）根據圖（b）所示的實驗圖象，可以得出的結論是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據各能量與高度的關系，可知甲、乙、丙所對應的圖象；
（2）要使求得動能則應測出小球在各點時的速度，則應用到光電門傳感器測量出擋光時間，利用平均速度代替瞬時速度求出在最低點的速度；
（3）分析圖象中的各能量間的關系，可得出正確結論．

解答：解：（1）小球高度下降，故小球的重力勢能應減小，動能增大，但總機械能不變，故乙圖表示重力勢能的變化； 丙圖表示動能的變化，甲圖表示機械能的變化；    
（2）實驗中用DIS測出的應為小球在各點時的動能，光電門傳感器的作用是測出擋光時間，然后利用平均速度代替瞬時速度有：
小球在最低點的速度為：v=

d

t

．
（3）由圖可知，動能與勢能的和近似與機械能相等，故說明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．
故答案為：（1）乙、丙、甲； （2）測出相應的時間，

d

t

，（3）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．

點評：本題考查理解物理圖象的能力．守恒定律關鍵要明確條件．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．