Question

6．利用如圖所示實(shí)驗裝置來驗證機(jī)械能守恒定律．通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中小鐵球經(jīng)過光電門B時，毫秒計時器（圖中未畫出）記錄下小鐵球的擋光時間t．實(shí)驗前調(diào)整光電門位置，使小球下落過程中，小鐵球球心垂直細(xì)激光束通過光電門．當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g．
（1）為了驗證小鐵球下落過程中機(jī)械能是否守恒，還需要測量的物理量是BD
A．A點(diǎn)距地面的高度H
B．A、B之間的距離h
C．小鐵球從A到B的下落時間t_AB
D．小鐵球的直徑d
（2）小鐵球通過光電門時的瞬時速度v=$\frackcg4iq2{t}$；要驗證小鐵球下落過程中機(jī)械能是否守恒，只需驗證等式d²=2ght²是否成立即可（用實(shí)驗中測得物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）該題利用自由落體運(yùn)動來驗證機(jī)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(diǎn)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(shí)驗原理即可知道需要測量的數(shù)據(jù)；
（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(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式可以求出所要求的關(guān)系式．

解答 解：（1）A、根據(jù)實(shí)驗原理可知，需要測量的是A點(diǎn)到光電門B的距離，故A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．
故選：BD．
（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故：v=$\fracyguiswc{t}$，
根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即：d²=2ght²．
故答案為：（1）BD；（2）$\frac6myc222{t}$，d²=2ght²

點(diǎn)評 無論采用什么樣的方法來驗證機(jī)械能守恒，明確其實(shí)驗原理都是解決問題的關(guān)鍵，同時在處理數(shù)據(jù)時，要靈活應(yīng)用所學(xué)運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律．