Question

14．如圖，某同學(xué)設(shè)計了一個用光電門傳感器，研究小物體自由下落運(yùn)動過程中的物理規(guī)律的實驗裝置．圖中A、B兩位置分別固定兩個光電門傳感器，實驗測得小物體上擋光片寬度為d，電腦記錄了小物體通過A、B兩光電門的擋光時間分別是t₁和t₂．（當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g）
（1）為了驗證物體通過A、B兩點(diǎn)過程時中機(jī)械能是否守恒，還需要進(jìn)行哪些實驗測量B
（A）用天平測出小物體的質(zhì)量
（B）測出AB傳感器中點(diǎn)間的豎直高度h
（C）測出小物體釋放時離桌面的高度H
（D）用秒表測出小物體通過AB兩點(diǎn)的時間△t
（2）根據(jù)實驗測得的物理量，如果滿足（$\fracfdhlj9h{{t}_{2}}$）²-（$\fracbrr9vrv{{t}_{1}}$）²=2gh關(guān)系式，即能證明小物體在通過AB兩點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒．
（3）用實驗測得的物理量表達(dá)物體下落的加速度，則a=$\frac{fv9hxzv^{2}}{2h}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗?zāi)康囊约皺C(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，可明確該實驗需要測量的物理量；
（2）寫出機(jī)械能守恒的表達(dá)式，可正確解答本題．
（3）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，即可求解加速度大小．

解答 解：（1）A、根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)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(jī)械能守恒定律的表達(dá)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．
（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：v_A=$\fracbf1n9zd{{t}_{1}}$，v_B=$\fracd7fb7rr{{t}_{2}}$．
根據(jù)機(jī)械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{A}^{2}$，即（$\frac7xlfhvh{{t}_{2}}$）²-（$\fracvnltvl1{{t}_{1}}$）²=2gh．
（3）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，${v}_{B}^{2}{-v}_{A}^{2}=2ah$，則有：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2h}$=$\frac{7l7ztft^{2}}{2h}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$；
故答案為：（1）B；（2）（$\fracxbn9hbz{{t}_{2}}$）²-（$\fractffhbtd{{t}_{1}}$）²=2gh；（3）$\frac{vnhvb95^{2}}{2h}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$．

點(diǎn)評 驗證機(jī)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．