Question

13．DIS实验是利用现代信息技术进行的实验．学生实验“用DlS研究机械能守恒定律”的装置如图6（a）所示，摆动小球上安装有遮光片J，其宽度△S已输入计算机，在图中A、B、C、D四处都安上光电传感器，并将所测得的数据都自动输人计算机处理，由计算机程序计算出所需的物理量，并画出图象．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，得到三条图线，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，光电传感器采集的数据是遮光片挡光时间．
（2）图（b）甲、乙、丙三条线中，表示小球的重力势能Ep、动能E_k、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线依次是乙、丙、甲．
（3）根据图（b）所示的实验图象，可以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．

Answer 1

分析 根据小球在静止释放后，重力在做正功，重力势能E_P不断减少，动能E_K不断增加，而重力势能和动能的总量即机械能不变来选择图线．

解答 解：（1）不透光的薄片J是挡光片，传感器K的名称是光电门传感器，那么光电传感器采集的数据是遮光片挡光时间．
（2）距离D点的高度越高，重力势能越大，所以乙图线为重力势能E_p随h的关系图线；向D点运动的过程中，重力做正功，动能增加，即高度h越小，动能越大，则丙图线为动能E_k随h的变化图线，甲表示机械能E，动能和重力势能之和不变，所以甲表示机械能E随h变化的图线．
（3）根据甲图线知，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．
故答案为：（1）遮光片挡光时间；
（2）乙、丙、甲；
（3）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．

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．