Question

【題目】某同學(xué)利用自由落體運動驗證機械能守恒定律，它在同一豎直線上不同高度處安裝兩個光電門，然后在高處的光電門正上方一定距離處由靜止釋放小球，下落中小球球心經(jīng)過兩光電門的光束，光電門顯示的遮光時間分別為t1、t2。

（1）為驗證機械能守恒定律，它還必須測出的物理量有_____________

A．小球的質(zhì)量m

B．小球的直徑D

C．兩光電門中心的距離L

D．小球在兩光電門中心間運動的時間

（2）為驗證機械能守恒定律，需要比較小球在兩光電門間運動時重力勢能的減少量△Ep與小球增加的動能△Ek是否相等，若運用所測物理量及相關(guān)常量表示，則△Ep =_________；△Ek =__________。

（3）為減小實驗誤差，對選擇小球的要求是_____________________。

Answer 1

【答案】 BC mgL 質(zhì)量較大，直徑較小，外表光滑

【解析】試題分析：（1）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，因此需要知道兩光電門長度，及小球的直徑，再根據(jù)機械能守恒的表達(dá)式可以求出所要求的關(guān)系式；（2）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該段時間內(nèi)的平均速度可以求出物體在B點時的速度，然后根據(jù)動能、勢能的定義進(jìn)一步求得動能、勢能的變化量；（3）選取質(zhì)量較大，體積較小，則受到阻力較小．

（1）若想驗證小球的機械能守恒，需測量的物理量有：兩光電門間的高度，及兩光電門點的瞬時速度，根據(jù)平均速度等于瞬時速度，則需要測量球的直徑，從而求得球通過兩光電門的瞬時速度，而對于質(zhì)量，等式兩邊可能約去，而在兩光電門中心間運動的時間是通過儀器讀出，不需要測量，故BC正確，AD錯誤；
（2）重力勢能的減少量： ，利用勻變速直線運動的推論得動能的增量為；

（3）當(dāng)阻力越小時，則實驗誤差越小，因此要選擇質(zhì)量較大，直徑較小，外表光滑的小球；