Question

光電計(jì)時(shí)器是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種精密計(jì)時(shí)儀器，它由光電門(mén)和計(jì)時(shí)器兩部分組成，光電門(mén)的一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置(發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細(xì))，如圖實(shí)－4－12中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖實(shí)－4－12中的B和B′，當(dāng)物體在它們之間通過(guò)時(shí)，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接

收到激光信號(hào)，同時(shí)計(jì)時(shí)器就開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到擋光結(jié)束光電計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，故此裝置能精確地記錄物體通過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間．現(xiàn)有一小球從兩光電門(mén)的正上方開(kāi)始自由下落，如圖實(shí)－4－12所示．

圖實(shí)－4－12

(1)若要用這套裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則要測(cè)量的物理量有________________________(每個(gè)物理量均用文字和字母表示，如高度H)．

(2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式為_(kāi)_______．

 

Answer 1

【答案】

(1)小球直徑D、兩光電門(mén)間的豎直高度H、小球通過(guò)上、下兩光電門(mén)的時(shí)間Δt₁、Δt₂

(2) －＝2gH

【解析】本實(shí)驗(yàn)是圍繞機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的，關(guān)鍵是速度的測(cè)定，本題改打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量速度為光電門(mén)測(cè)量．由于本裝置可記錄小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt，則將小球的直徑D除以Δt，即可求出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度，若再測(cè)出兩光電門(mén)間相距的高度H，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

(1)需要測(cè)量的物理量有：小球直徑D，兩光電門(mén)間的豎直高度H，小球通過(guò)上、下兩光電門(mén)的時(shí)間Δt₁、Δt₂.則小球通過(guò)上、下兩光電門(mén)處的速度分別為、.

(2)驗(yàn)證守恒關(guān)系式為：

m()²－m()²＝mgH，

化簡(jiǎn)得：－＝2gH.