Question

【题目】如图所示为“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置，本实验中

（1）光电门传感器的作用是测定摆锤在某位置的_____________。

（2）从右侧某一高度由静止释放摆锤，观察摆锤摆到左侧的最高位置，然后改变定位挡片的位置，重复实验，若均可以观察到左侧的最高点与释放点基本在同一高度，由此可以得出摆锤在两侧最高点的机械能________的结论。

（3）下列操作步骤正确的是（_______）

A. 释放摆锤前摆线要拉直

B. 先释放摆锤，然后点击“开始记录”

C. 将光电门传感器直接连接在计算机上

D. 要使光电门的光电孔高于所测高度

（4）如果摆锤每次从同一位置释放，以摆锤速度的平方v 2为纵坐标，以摆锤距离零势能D点的高度h为横坐标，作出的图线应是一条____________（选填“过”或“不过”）原点的直线。若已知摆锤直径为d、质量为m，当地重力加速度为g，则图线斜率为___________。

Answer 1

【答案】瞬时速度 基本相等 A 不过 -2g

【解析】

（1）为了研究机械能守恒定律，需要仔细测量摆锤经过任意位置的机械能，实验中的下落高度可通过坐标测出，摆锤速度需要用传感器测量，所以光电门传感器的作用是测定摆锤在某位置的瞬时速度

（2）从右侧某一高度由静止释放摆锤，初态动能为0，摆锤摆到左侧的最高位置，末动能为0，机械能等于动能与重力势能之和，观察到左侧的最高点与释放点基本在同一高度，可以确定初末重力势能相同，所以可以得出摆锤在两侧最高点的机械能基本相同的结论

（3）A.实验中，摆线如果不拉直，小球运动过程中，绳会突然绷直，带来很大误差，所以释放摆锤前摆线要拉直，A正确

B.为了验证过程中机械能是否守恒，要求摆锤每次同同一位置静止（或相同速度）下摆，先释放摆锤，然后点击“开始记录”，无法保证开始记录时，每次摆锤位置相同，带来较大误差，B错误

C.实验时，光电门传感器连接采集器，采集器将光电门的信号传输给计算机，而光电门不能直接连接在计算机上，C错误

D.调整光电门的位置，使光电门的光电孔与测量点位于同一水平面内，以保证竖直的高度测量准确，D错误

（4）设初始距零势能点的高度为，根据机械能守恒得：，整理得到：，所以图像不过原点；根据解析式可以知道，图像的斜率是