Question

DIS是由传感器、数据采集器、计算机、实验教学软件构成的数字化实验系统。某实验小组“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图(a)所示。实验时，将摆球（连同遮光片J）每次都从同一位置M下摆，传感器K分别固定在A、B、C、D采集数据，D点为摆球通过的最低点。在一次实验中以图象方式采集数据并分析实验结果，所显示的图象如图(b)所示。图象的横轴表示摆球距离D点的高度^，纵轴表示摆球的重力势能、动能或机械能E（不计空气阻力）。

(1)图(b)中的图象表示摆球重力势能EP随摆球距离D点的高度h变化关系的图线是_________（填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。

(2)摆球在摆动过程中，重力所做功的最大值为_________J，摆球在距离D点的高度h=0.lm    处的速率为_________m/s（重力加速度取9.8）。

(3)从图(b)中的图象可以得出本实验的结论是：_________。

Answer

（1）Ⅱ；（2）0.016，1.4；（3）摆球在摆动过程中，机械能守恒

【解析】

试题分析：（1）小球摆动过程受到拉力和重力，拉力不做功，所以过程中只有重力做功，摆球的机械能守恒，故图像I表示机械能E的变化图像，从D点向上摆动过程中，重力做负功，重力势能增大，动能减小，故图像Ⅱ表示重力势能变化图像，图像Ⅲ表示动能变化图像，

（2）图像I表示机械能E的变化图像，小球的机械能总和为0.016J，当速度为零时，重力势能最大，为0.016J，从图像Ⅱ中可得时，①，总机械能，所以此时的动能为②，联立可得

（3）由三个图象可知，动能+重力势能=机械能，因此摆球在摆动过程中，机械能守恒；

考点：“用DIS研究机械能守恒定律”的实验