Question

某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計(jì)了一個(gè)研究小球自由下落時(shí)機(jī)械能是否守恒的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個(gè)光電門傳感器．

（1）如圖2所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑為d=______cm；
（2）小球通過(guò)A的擋光時(shí)間為t₁，通過(guò)B的擋光時(shí)間為t₂．
（3）用刻度尺測(cè)出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g，只需比較______是否相等，就可以證明在自由落體過(guò)程中小球的機(jī)械能是守恒的（用題目中涉及的物理量符號(hào)表示）．
（4）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，可采取的方法是______．
A．增大兩擋光片寬度dB．減小兩擋光片寬度d
C．增大兩擋光片間距hD．減小兩擋光片間距h．

Answer 1

（1）主尺讀數(shù)為1.0cm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×4=0.20mm，所以最終讀數(shù)為10.20mm=1.020cm．
（2）要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即判斷重力勢(shì)能的減小量與 動(dòng)能的增加量是否相等，重力勢(shì)能的減小量為mgh，
動(dòng)能的增加量為：

1

2

mv_B²-

1

2

mv_A²，而速度v_B=

d

t2

，v_A=

d

t1

，
即可比較（

d

t2

）²-（

d

t1

）²=2gh是否相等，從而可以證明在自由落體過(guò)程中小球的機(jī)械能是守恒的．
（3）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，結(jié)合上式，可得：可以減小擋光片寬度，也可以增大兩擋光片間距，故BC正確；
故答案為：（1）d=1.020；（3）（

d

t2

）²-（

d

t1

）²=2gh；（4）BC．