题目内容

“用数字化实验设备研究机械能守恒定律”的装置如图甲所示,在某次实验中,选择图象方式显示实验结果,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和机械能E.请回答下列问题:
(1)图乙中,表示小球的重力势能Ep随高度h变化关系的图线是
,表示动能Ek随高度h变化关系的图线是
,表示机械能E随高度h变化关系的图线是

(2)根据图乙所示图象,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
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

分析:利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法.
通过物理规律找出两个物理变量之间的关系,再结合数学知识解决问题.
解答:解:(1)根据重力势能的定义得:
Ep=mgh
所以小球的重力势能Ep与高度h成正比,即选乙图.
根据动能定理得:
Ek=Ek0-mgh,所以选丙图.
机械能E随高度h变化应该几乎不变,即选甲图.
(2)根据图乙所示图象,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.
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.
点评:对于物理量线性关系图象的应用我们要从两方面:1、从物理角度找出两变量之间的关系式2、从数学角度找出图象的截距和斜率,两方面结合解决问题.
练习册系列答案
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(选填“I”或“Ⅱ”);②根据图乙中数据,在答题纸的图中画出小球的机械能E随高度h变化关系的图线;③根据所作图线判断小球在这半周内处于
上升
上升
   阶段(选填“上升”或“下降”)
(2)第二组同学通过放在圆心处的力传感器得出绳上拉力随时间变化的关系图,部分截图如图丙所示.
①图中的a点或c点对应小球运动到
最低
最低
位置(选填“最高”或“最低”);
②由图丙可知,绳上接力大小不断随时间变化,在ab阶段绳上拉力差的最大值略大于bc阶段绳上拉力差的最大值,其原因是
若没有空气阻力,小球在最低点和最高点的拉力差为△F=6mg.若有空气阻力,当小球从最低到最高阶段△F>6mg,当小球从最高到最低阶段△F<mg.所以ab阶段绳上的最大拉力差略大于bc阶段的最大拉力差.
若没有空气阻力,小球在最低点和最高点的拉力差为△F=6mg.若有空气阻力,当小球从最低到最高阶段△F>6mg,当小球从最高到最低阶段△F<mg.所以ab阶段绳上的最大拉力差略大于bc阶段的最大拉力差.

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