Question

10．DIS实验是利用现代信息技术进行的实验．“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下，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（最低点）的高度h，纵轴表示小铁球的重力势能E_P、动能E_k或机械能E．试回答下列问题：
（1）图乙的图象中，表示小球的机械能E、动能E_k、重力势能E_P随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是甲、丙、乙（按顺序填写相应图线所对应的文字）；
（2）根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是：忽略阻力作用，小球下落过程机械能守恒．

Answer 1

分析 根据小球向上滑动过程中，重力做负功，高度h增大，由E_P=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．小球摆动过程受到支持力和重力，支持力不做功，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．

解答 解：（1）将各个时刻对应的高度和速度二次方数据标在坐标图中，用描点法作出v²-h图象；由mgh=$\frac{1}{2}$mv²，可得v²-h图象的斜率等于2g．根据小球下滑动能增大、重力势能减小、机械能不变可知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．
 （2）小球运动过程受到支持力和重力，拉支持力不做功，只有重力做功，小球的机械能守恒．故得出的结论是：忽略阻力作用，小球在下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）甲、丙、乙；
（2）忽略阻力作用，小球下落过程机械能守恒．

点评 本题考查理解物理图象的能力．守恒定律关键要明确条件．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．