Question

DIS实验是利用现代信息技术进行的实验．两组学生用DIS实验系统研究用轻绳拴着的小球在竖直平面内的圆周运动，实验装置如图

Answer 1

（1）①重力势能为mgh，与高度成正比，故为Ⅱ；

②根据E=E _p+E _k求解出各个高度对应的机械能后作图，如图所示；

③由于机械能会损失，而图中机械能随着高度增加而减小，故球在上升；

（2）①小球做圆周运动的过程中，经过最低点时弹力最大；

②最高点：F ₁+mg=m

v 21

r

最低点： F 2 -mg=m

v 22

r

若没有空气阻力，机械能守恒：mg•2R=

1

2 m

v 22 -

1

2 m

v 21

△F=F ₂-F ₁

联立解得：△F=6mg

即没有空气阻力时，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．

答：（1）①Ⅱ；②如图所示； ③上升；（2）①最低；②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．