Question

3．某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計了一個研究小物體自由下落時機械能是否守恒的實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．實驗時測得小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時間為t₁，通過B的擋光時間為t₂．為了證明小物體通過A、B時的機械能相等，還需要進行一些實驗測量和列式證明．
①選出下列必要的實驗測量步驟B
A．用天平測出運動小物體的質(zhì)量m
B．測出A、B兩傳感器之間的豎直距離h（如圖示）
C．測出小物體釋放時離桌面的高度H
D．測出運動小物體從A到B的時間△t
②如果實驗?zāi)軡M足$\frac{1}{2}$[（$\fraczjd4d1g{{t}_{2}}$）²-（$\fracquy5thf{{t}_{1}}$）²]=gh關(guān)系式（用所測的物理量字母表達），則證明在自由落體過程中小物體的機械能是守恒的．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗?zāi)康囊约皺C械能守恒定律的表達式，可明確該實驗需要測量的物理量；
（2）寫出機械能守恒的表達式，可正確解答本題．

解答 解：（1）A、根據(jù)機械能守恒的表達式，可知不需要測量質(zhì)量，A錯誤；
B、實驗中需要測量從A到B過程中重力勢能的減小量，因此需要測量AB之間的距離h，故B正確；
C、測出AB之間的距離h，不需要測量小物體釋放時離桌面的高度H，故C錯誤；
D、根據(jù)機械能守恒定律的表達式，可知不需要測量小物體通過A、B兩傳感器的時間△t，故D錯誤．
故選：B．
（1）本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有：v₁=$\fracsnmfy15{{t}_{1}}$，
v₂=$\fracfq59vjh{{t}_{2}}$．
根據(jù)機械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}$m${v}_{2}^{2}$-$\frac{1}{2}$$m{v}_{1}^{2}$，即[（$\fracwwkywzt{{t}_{2}}$）²-（$\fracdsbky5l{{t}_{1}}$）²]=2gh．
故答案為：（1）B； （2）$\frac{1}{2}$[（$\frac4nray0p{{t}_{2}}$）²-（$\frac9nbo1ec{{t}_{1}}$）²]=gh；

點評 驗證機械能守恒的實驗方法有多種，解答的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時注重動手實驗，體會實驗步驟以及數(shù)據(jù)處理的過程，加深對實驗的理解．