题目内容

(1)某同学用DIS研究“机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,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Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:
①图(b)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
乙、丙、甲
乙、丙、甲
(按顺序填写相应图线所对应的文字).
②根据图(b)所示的实验图象,可以得出的结论
在实验误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒
在实验误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒

(2)某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系,方案如图所示.他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,如图(c)为减小这种做法带来的误差,实验中要采取的两项措施是:
a
平衡摩擦力
平衡摩擦力

b
钩码的质量远小于小车的总质量
钩码的质量远小于小车的总质量

分析:(1)根据小球向上摆动过程中,重力做负功,高度h增大,由EP=mgh增大,动能减小,而重力势能和动能的总量即机械能不变来选择图线.
(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,在这个条件下得出结论:只有重力做功的情况下小球机械能守恒.
(3)验证合外力的功与动能变化间的关系的原理:mgx=
1
2
mv2,本实验的误差来源与摩擦力和物体加速引起的失重现象
解答:解:(1)小球离D点的高度h越大,重力势能越大,动能越小,因此图线乙为重力势能Ep随小球距D点的高度h变化关系的图线;图线丙为动能Ek随小球距D点的高度h变化关系的图线;小球在运动中机械能守恒,图线甲为小球的机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线.
(2)由图(b)可知,在任意高度处,小球的动能与重力势能之和保持不变,所以在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒.
(3)验证合外力的功与动能变化间的关系的原理:mgx=△Ek,若想用钩码的重力表示小车受到的合外力,则应减小摩擦力和由于重物失重带来的影响,故应平衡摩擦力并且使钩码的质量大小远小于小车的总质量
故答案为:(1)乙、丙、甲
(2)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)a平衡摩擦力b钩码的质量远小于小车的总质量
点评:理解物理图象,明确机械能守恒定律条件.验证性实验最后得出结论时,要强调在实验误差允许的范围内,要明确在验证合外力的功与动能变化间的关系中用到的原理,围绕原理,记忆需要测量的物理量及实验时的注意事项.
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