Question

19．如圖甲，某實(shí)驗(yàn)小組利用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．

①將金屬小球在A處由靜止釋放，并通過A處正下方、固定于B處的光電門．
②用10等分游標(biāo)的游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d，測量示數(shù)如圖乙，則d=1.02cm．若光電計(jì)時(shí)器記錄小球通過光電門的時(shí)間為t=4.25×10^-3s，則小球經(jīng)過光電門B時(shí)的速度為v_B=2.40m/s．（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
③多次改變A、B間的距離H，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出$\frac{1}{{t}^{2}}$隨H的變化圖象如圖丙所示，若小球下落過程機(jī)械能守恒，由圖丙數(shù)據(jù)寫出重力加速度g與d、t₀、H₀的關(guān)系式g=$\frac{nxs56d1^{2}}{2{H}_{0}{t}_{0}^{2}}$．
④實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示小球的動(dòng)能增加量△E_K總是稍小于重力勢(shì)能減少量△E_P，主要原因是小 球的一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．增大H，不能減少機(jī)械能的損失（填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 由題意可知，本實(shí)驗(yàn)采用光電門利用平均速度法求解落地時(shí)的速度；則根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，當(dāng)減小的機(jī)械能應(yīng)等于增大的動(dòng)能；由原理即可明確注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容．

解答 解：②由圖可知，主尺刻度為10mm；游標(biāo)對(duì)齊的刻度為2；故讀數(shù)為：10+2×0.1=10.2mm=1.02cm；
已知經(jīng)過光電門時(shí)的時(shí)間小球的直徑；則可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時(shí)的速度；故v=$\fracvt40xjo{t}$=$\frac{1.02×1{0}^{-2}}{4.25×1{0}^{-3}}$m/s≈2.40m/s；
③若減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí)，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒；
則有：mgH=$\frac{1}{2}$mv²；
即：2gH₀=（$\fracm0bbvij{{t}_{0}}$）²
2gH₀${t}_{0}^{2}$=d²；
解得：g=$\frac{o0b9trb^{2}}{2{H}_{0}{t}_{0}^{2}}$；
④小球的動(dòng)能增加量△E_K總是稍小于重力勢(shì)能減少量△E_P，主要原因該過程中有阻力做功，使小球的一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
當(dāng)增大H，則阻力做功越多，則不能減小機(jī)械能損失．
故答案為：②1.02；2.40  ③$\frac{y5ekqaa^{2}}{2{H}_{0}{t}_{0}^{2}}$；④內(nèi)能，不能．

點(diǎn)評(píng) 本題為創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，要注意通過分析題意明確實(shí)驗(yàn)的基本原理才能正確求解．同時(shí)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題，要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測定的物理量，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法判斷系統(tǒng)重力勢(shì)能的變化量是否與動(dòng)能的變化量相同是解題的關(guān)鍵．