Question

1．某同學用DIS“研究機械能守恒定律”的實驗時用了如圖1所示的實驗裝置．若規(guī)定最低位置D處所在水平面勢能為零．在某次實驗中，將小球從某一高度由靜止釋放，用DIS以圖象方式顯示出圖2所示的實驗結(jié)果．圖象的橫軸表示小球距最低點D的豎直高度h，縱軸表示擺球的重力勢能E_p、動能E_k和機械能E隨h的變化關(guān)系．試回答下列問題：

（1）圖2的圖象中，表示小球重力勢能E_p、動能E_k和機械能E隨小球距最低點D的高度h的變化關(guān)系圖線分別是B
A．甲、乙、丙    B．乙、丙、甲   C．丙、甲、乙    D．丙、乙、甲
（2）本次實驗小球由靜止釋放時距最低點D的豎直高度為0.21m，小球的質(zhì)量為0.036kg（取g=9.8m/s²，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）由圖2的圖象，可得出的結(jié)論是在實驗誤差允許范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒．

Answer 1

分析 根據(jù)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．
根據(jù)圖象數(shù)據(jù)，結(jié)合重力勢能與變化高度成正比，從而即可求解小球由靜止釋放時距最低點D的豎直高度與小球的質(zhì)量；
小球擺動過程受到支持力和重力，支持力不做功，只有重力做功，在這個條件下得出結(jié)論：只有重力做功的情況下小球機械能守恒．

解答 解：（1）根據(jù)E_P=mgh和動能定理可知，當高度增大時，重力做負功，E_P=mgh增大，動能減小，而機械能不變，則乙表示重力勢能E_P，丙表示動能，甲表示機械能，故B正確，ACD錯誤．
 （2）當h=0.105m時，重力勢能為E_P=0.04J，那么當重力勢能為E_P′=0.076J，h=0.21m，
因取g=9.8m/s²，因此小球的質(zhì)量為m=$\frac{0.076}{2.1}$=0.036kg，
（3）小球運動過程受到支持力和重力，拉支持力不做功，只有重力做功，小球的機械能守恒．故得出的結(jié)論是：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機械能守恒．
故答案為：（1）B；（2）0.21，0.036；（3）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，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(guān)鍵要明確條件．驗證性實驗最后得出結(jié)論時，要強調(diào)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，注意圖象橫縱坐標含義，及重力勢能與動能的變化關(guān)系是解題的關(guān)鍵．