Question

2．在“驗證機(jī)械能守恒實驗”中，有如下步驟：在豎直放置的鐵架臺上端固定一個電磁鐵（如圖甲），通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落．鐵架臺上有可以移動的光電門．當(dāng)小球經(jīng)過光電門時，光電計時裝置能測出小球通過光電門所用時間△t．

①如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺可測得小鋼球的直徑：d=0.52cm；實驗時將小鋼球從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出小球通過光電門的時間△t=1.2×10^-2s，則小球經(jīng)過光電門時的瞬時速度為0.43m/s（所有結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）．
②在本次實驗中還必須測量的物理量是小球出發(fā)點到光電門的距離h（請用文字說明并用相應(yīng)的字母表示）．
③本實驗通過比較gh和$\frac{kaoberb^{2}}{2△{t}^{2}}$（用以上所測量的物理量符號表示），在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，就可以驗證小球機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．通過很短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度去求塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度．通過系統(tǒng)動能的增加是否等于系統(tǒng)重力勢能的減小，來確定測量哪些物理量．

解答 解：①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：5mm+0.1×2mm=5.2mm=0.52cm．
滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為：v=$\fracdzy6rws{△t}$=$\frac{0.52×1{0}^{-2}}{1.2×1{0}^{-2}}$m/s=0.43m/s．
②根據(jù)機(jī)械能守恒定律應(yīng)有mgL=$\frac{1}{2}$m${v}_{\;}^{2}$，可見本次實驗中還必須測量的物理量是小球出發(fā)點到光電門的距離L．
③由mgL=$\frac{1}{2}$m${v}_{\;}^{2}$，可得，gL=$\frac{1}{2}\frac{2pdxl6c^{2}}{△{t}^{2}}$=$\frac{qfm4ezu^{2}}{2△{t}^{2}}$，可見本實驗通過比較gL和$\frac{s4dzc6p^{2}}{2△{t}^{2}}$ 是否相等即可驗證機(jī)械能是否守恒．
故答案為：①0.52，0.43；②小球出發(fā)點到光電門的距離h；③gh，$\frac{tlo9hgy^{2}}{2△{t}^{2}}$．

點評 本題關(guān)鍵是明確實驗原理，注意鉤碼和滑塊的機(jī)械能均不守恒，是系統(tǒng)機(jī)械能守恒，基礎(chǔ)題目．