Question

8．用如圖所示實驗裝置驗證機械能守恒定律，通過電磁鐵控制小鐵球從A點由靜止釋放．下落過程中經過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器（圖中未畫出）記錄下擋光時間t，實驗前應調整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束．（當地重力加速度用g表示）
（1）為了驗證機械能守恒定律，還需要測量下列哪些物理量DE；
A．A點與地面間的距離H
B．小鐵球的質量m
C．小鐵球從A到B的下落時間t_AB
D．小鐵球的直徑d
E．AB之間的距離h
（2）小鐵球通過光電門時的瞬時速度v=$\fracx4qdsi7{t}$，如果關系式$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2gh}{aypduox^{2}}$成立，可驗證小球在下落過程中機械能守恒（用測量的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）該題利用自由落體運動來驗證機械能守恒，因此需要測量物體自由下落的高度h_AB，以及物體通過B點的速度大小，在測量速度時我們利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，因此明白了實驗原理即可知道需要測量的數據；
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求出小鐵球通過光電門時的瞬時速度，根據機械能守恒的表達式可以求出所要求的關系式．

解答 解：（1）A、根據實驗原理可知，需要測量的是A點到光電門的距離，故A錯誤；
B、根據機械能守恒的表達式可知，方程兩邊可以約掉質量，因此不需要測量質量，故B錯誤；
C、利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，不需要測量下落時間，故C錯誤；
D、利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時，需要知道擋光物體的尺寸，因此需要測量小球的直徑，故D正確．
E、測量AB之間的距離h求解重力勢能的減小量，故E正確；
故選：DE．
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故：v=$\frach4hynet{t}$，
根據機械能守恒的表達式有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，
即：$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2gh}{eqkzqh3^{2}}$．
故答案為：（1）D E 
（2）$\fracwlujyqf{t}$；    $\frac{2gh}{j62lzqk^{2}}$

點評 無論采用什么樣的方法來驗證機械能守恒，明確其實驗原理都是解決問題的關鍵，同時在處理數據時，要靈活應用所學運動學的基本規(guī)律．