Question

6．在“驗證機械能守恒定律“的實驗中，小明同學利用傳感器設計實驗：如圖所示，將質量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，改變小球下落高度h，進行多次重復實驗．
（1）在處理數(shù)據(jù)時，計算小球下落h高度時速度v的表達式為$\fracnpspg1r{t}$；
（2）為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，應作下列哪一個圖象？D；
A．h-t圖象　　 B．h-$\frac{1}{t}$圖象　　　C．h-t²圖象　　 　D．h-$\frac{1}{{t}^{2}}$圖象
（3）經(jīng)正確的實驗操作，小明發(fā)現(xiàn)小球動能增加量總是稍小于重力勢能減少量，你認為增加釋放高度h后，兩者的差值會增大（填“增大”、“縮小”或“不變”）．

Answer 1

分析 本實驗采用光電門利用平均速度法求解落地時的速度；則根據(jù)機械能守恒定律可知，當減小的機械能應等于增大的動能；由原理即可明確注意事項及數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容．

解答 解：（1）已知經(jīng)過光電門時的時間小球的直徑；則可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時的速度；
所以v=$\fracs1zljvd{t}$，
（2）若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認為機械能守恒；
則有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²；
即：2gh=（$\fracpb5se0q{t}$）²
為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，所以應作h-$\frac{1}{{t}^{2}}$圖象，
故選：D．
（3）經(jīng)正確的實驗操作，小明發(fā)現(xiàn)小球動能增加量$\frac{1}{2}$mv²總是稍小于重力勢能減少量mgh，你認為增加釋放高度h后，由于空氣阻力增多，導致兩者的差值會增大，
故答案為：（1）$\fracogxkc1m{t}$
（2）D
（3）增大

點評 本題為創(chuàng)新型實驗，要注意通過分析題意明確實驗的基本原理才能正確求解，掌握由極短時間內(nèi)平均速度表示經(jīng)過光電門時的速度的思路．