Question

9．某同學利用如圖甲所示裝置探究平拋運動中機械能是否守恒．在斜槽軌道的末端安裝一個光電門B，調節(jié)激光束與球心等高，斜槽末端水平．地面上依次鋪有白紙、復寫紙，讓小球從斜槽上固定位置A點無初速釋放，通過光電門后落在地面的復寫紙甲上，在白紙上留下打擊�。�重復實驗多次，測得小球通過光電門的平均時間為2.50ms．（當?shù)刂亓�加速度g=9.8m/s²）

（1）用游標卡尺測得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為d=5.00mm，由此可知小球通過光電門的速度v_B；
（2）實驗測得軌道離地面的高度h=0.441m，小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x=0.591m，則由平拋運動規(guī)律解得小球平拋的初速度v₀=1.97 m/s；
（3）在誤差允許范圍內，實驗結果中小球通過光電門的速度v_B與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度v₀滿足v_B=v₀關系，就可以認為平拋運動過程中機械能是守恒的．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加游標讀數(shù)，不需估讀．
（2）利用平拋運動水平方向和豎直方向的運動特點，可正確解答；
（3）若球通過光電門的速度v_B與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度v₀相等，則說明沒有能量損失，機械能守恒．

解答 解：（1）游標卡尺主尺讀數(shù)為：0.5cm=5mm，游標尺上第0個刻度與上面對齊，故讀數(shù)為：0×0.10=0.0mm，
故最終讀數(shù)為：5mm+0.0mm=5.00mm
（2）根據(jù)平拋運動規(guī)律有：
h=$\frac{1}{2}$gt²
x=v₀t
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：v₀=1.97m/s．
（3）在誤差允許的范圍內，測量出的速度v_B與由平拋運動規(guī)律求解的理論平拋初速度v₀相等，則說明沒有能量損失，機械能守恒．
故答案為：（1）5.00；（2）1.97；（3）v_B=v₀

點評 該題從新的角度來驗證機械能守恒，在原來問題上有所創(chuàng)新；但無論怎么變化，只要能通過題意明確實驗原理即可正確解答實驗問題．