Question

【題目】光電計時器是物理實驗中經常用到的一種精密計時儀器，它由光電門和計時器兩部分組成，光電門的一臂的內側附有發光裝置(發射激光的裝置是激光二極管，發出的光束很細)，如圖中的A和A′，另一臂的內側附有接收激光的裝置，如圖中的B和B′，當物體在它們之間通過時，二極管發出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號，同時計時器就開始計時，直到擋光結束光電計時器停止計時，故此裝置能精確地記錄物體通過光電門所用的時間．現有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖所示．

(1)若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律，則要測量的物理量有_________________(每個物理量均用文字和字母表示，如高度H)

(2)驗證機械能守恒定律的關系式為________________________．

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間Δt1、Δt2 (2)

【解析】（1）光電門測速度的原理是利用平均速度來代替瞬時速度，即，因此需要測量小球的直徑以及擋光時間，由于需要計算重力勢能的減小量，因此需要測量兩個光電門之間的距離，根據表達式： 可知質量可以被約掉，因此不需要測量質量．
則需要測量的物理量是：小球通過上、下兩光電門的時間△t1、△t2、小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H．
（2）小車通過光電門時的速度：，

該實驗需要驗證的關系式為：

即：