Question

8．学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，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（a）所示的实验装置中，传感器K的名称是光电门传感器
（2）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“甲、乙、丙）
（3）在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法．
①要保证初速度为0         ②让光电门与小球运动的方向垂直．

Answer 1

分析 （1）要使求得动能则应测出小球在各点时的速度，则应用到光电门传感器，小球充当遮光片；
（2）根据各能量与高度的关系，可知甲、乙、丙所对应的图象；
（3）分析图象中的各能量间的关系，可得出正确结论．

解答 解：①实验中用DIS测出的应为小球在各点时的动能，故应用到光电门传感器，而小球充当档光片的作用；    
②小球高度下降，故小球的重力势能应减小，动能增大，但总机械能不变，故乙图表示重力势能的变化； 丙图表示动能的变化，甲图表示机械能的变化；
③由图可知，动能与势能的和近似与机械能相等，故说明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．
而要验证机械能守恒．即验证：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}m（\frac{d}{t}）^{2}$
从公式中可以看出，影响实验的有一下几点：1．要保证初速度为0；2．适当减小遮光板的宽度d；3．让光电门与小球运动的方向垂直；等．
故答案为：（1）光电门传感器（或光电门、光电传感器）；（2）乙、丙、甲；（3）1．要保证初速度为0；2．适当减小遮光板的宽度d；3．让光电门与小球运动的方向垂直．（任意有两个即可）

点评 本题比较新颖，要注意结合实验的原理进行分析，从而找出符合该实验的原理．