Question

【題目】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，它由光電門和計(jì)時(shí)器兩部分組成，光電門的一臂的內(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))，如圖中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′，當(dāng)物體在它們之間通過時(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光電門所用的時(shí)間．現(xiàn)有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示．

(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________________________．

Answer 1

【答案】 (1)小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H、小球通過上下兩光電門的時(shí)間Δt1、Δt2 (2)

【解析】（1）光電門測(cè)速度的原理是利用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，即，因此需要測(cè)量小球的直徑以及擋光時(shí)間，由于需要計(jì)算重力勢(shì)能的減小量，因此需要測(cè)量?jī)蓚�(gè)光電門之間的距離，根據(jù)表達(dá)式： 可知質(zhì)量可以被約掉，因此不需要測(cè)量質(zhì)量．
則需要測(cè)量的物理量是：小球通過上、下兩光電門的時(shí)間△t1、△t2、小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H．
（2）小車通過光電門時(shí)的速度：，

該實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：

即：