Question

4．用DIS研究機械能守恒定律的裝置如圖所示，某組同學(xué)在一次實驗中，選擇DIS以圖象方式顯示實驗的結(jié)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關(guān)系的圖線分別是乙丙甲（按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文字）．
（2）圖（a）所示的實驗裝置中，K是光電門傳感器，其直接作用是測擋光時間．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$\fracfbwp3ki{t}$．
（3）根據(jù)圖（b）所示的實驗圖象，可以得出的結(jié)論是誤差允許范圍內(nèi)，只有重力做功情況下，小球機械能守恒．

Answer 1

分析 根據(jù)小球向上擺動過程中，重力做負(fù)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．小球擺動過程受到拉力和重力，拉力不做功，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）小球在靜止釋放后，重力在做正功，重力勢能E_P不斷減少，動能E_K不斷增加，通過觀察圖象b特點易知：丙表示重力勢能E_P，乙表示動能E_K，甲表示機械能E．故答案為乙 丙 甲；
（2）光電門的直接作用是測擋光時間，根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度得，v=$\frac2fopz1q{t}$．
（3）小球在運動過程中，存在一定的阻力，所以在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，只有重力做功情況下，小球機械能守恒．
故答案為：（1）乙丙甲．（2）測擋光時間，$\fracdixezzo{t}$，（3）誤差允許范圍內(nèi)，只有重力做功情況下，小球機械能守恒．

點評 本題比較新穎，要注意結(jié)合實驗的原理進(jìn)行分析，從而找出符合該實驗的原理．