Question

【题目】DIS实验是利用现代信息技术进行的实验．老师上课时用DIS研究“机械能守恒定律”的装置如图甲所示，在某次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示．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Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题：

(1)图乙的图象中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是_____

A．甲、乙、丙 B．乙、丙、甲 C．丙、甲、乙 D．丙、乙、甲

(2)根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是______________________

(3)根据图乙所示的实验图象，本次实验小球重力势能Ep和动能Ek相等时距最低点D的竖直高度为______m，由静止释放时距最低点D的竖直高度为______m.

(4)根据图乙所示的实验图象，可以得出小球的质量为______kg(取g=9.8m/s2，结果保留两位有效数字)

Answer 1

【答案】 (1)B (2)由实验结果知：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) 0.1m 0.2m (4) 0.0081~ 0.0082kg

【解析】（1）根据和动能定理可知，当高度增大时，重力做负功， 增大，动能减小，而机械能不变，则乙表示重力势能丙表示动能，甲表示机械能，故B正确．
（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，小球的机械能守恒．故得出的结论是：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）从图乙中可知当动能和势能相等时，距离D点的高度为0.1m；在最低点，小球的重力势能为零，总机械能为1.6J，当两者相等时，此时距离D点的高度0.1m，也就是说剩下的0.8J的重力势能全部转化为动能还需要下降0.1m，故从最高点到最低点D的竖直高度为0.2m

（4）当时，有，将h=0.1m， ，代入可得