题目内容

18．用DIS研究机械能守恒定律．将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器，测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能和动能转化时的规律．实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认，不必输入．现某位同学要测定摆锤在D点的瞬时速度．其实验装置如图（1）所示，接着他点击“开始记录”，同时让摆锤从图中所示位置释放，计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处，如图（2）
（1）在图1中该同学实验的两处错误分别是①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点②摆锤释放器未置于A点．
（2）图2中计算机记录的数据与真实值相比将偏小（填“偏大”、“偏小”或“仍准确”）
（3）如图，在上述用DIS研究机械能守恒定律实验中不必测定的物理量是AB
（A）摆锤的质量
（B）摆锤从下落到最低位置的时间
（C）光电门距运动的最低位置的高度
（D）每次摆锤经过光电门时的速度．

分析 根据小球向下摆动过程中，重力做正功，高度h减小，由EP=mgh减小，动能增大，而重力势能和动能的总量即机械能不变来求解．
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．

解答 解：（1）请指出该同学实验中的错误之处：①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点；②摆锤释放器未置于A点．
（2）由于摆锤释放器未置于A点，所以得到的动能与真实值相比将偏小．
（3）A、根据动能与重力势能表达式均有质量，因此可以相互抵消，故A不必测定；
B、只求摆锤到达某一位置的瞬时速度，不需要测量从下落到最低位置的时间，故B不必测定，C必须测定；
C、只有知道光电门距运动的最低位置的高度，才能算出重力热能的变化量，故C必须测定，
故答案为：（1）①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点；②摆锤释放器未置于A点；（2）偏小；（3）AB．

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．

练习册系列答案
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