Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下的方案來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

實(shí)驗(yàn)儀器：鐵架臺(tái)、鐵質(zhì)小球、數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門1個(gè)、米尺、學(xué)生電源、電磁鐵等．

實(shí)驗(yàn)步驟：

①按圖甲將光電門和電磁鐵安裝在鐵架臺(tái)上，調(diào)整它們的位置使兩者在同一條豎直線內(nèi)．當(dāng)電磁鐵斷電釋放小球后，小球能順利通過(guò)光電門．

②電磁鐵吸住小球， 開(kāi)始實(shí)驗(yàn)．?dāng)嚅_(kāi)電磁鐵電源，小球由靜止下落．此時(shí)計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門的時(shí)間△t．

③用米尺測(cè)出從開(kāi)始下落位置到光電門中心的距離h（己知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?/span>g）

（1）要順利完成實(shí)驗(yàn)還需測(cè)量的物理量有_____（填寫物理量的名稱，并用符號(hào)表示）．

（2）寫出需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：____（用前面給出的物理量符號(hào)表示）．

（3）多次改變光電門的高度h，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)高度下小球通過(guò)光電門的速度v，作出v2-h 圖象如圖乙，圖象的斜率表示_____，可以計(jì)算得岀重力加速度的大小為__m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

（4）為減小實(shí)驗(yàn)中的誤差，請(qǐng)你提出兩個(gè)可行的方案①______；② ____．

Answer 1

【答案】小球直徑d 2g 9.7 多次測(cè)量取平均值 適當(dāng)減小小球直徑, 適當(dāng)增大小球和光電門間的距離等

【解析】

（1）[1]利用光電門測(cè)速度需要知道小球的直徑，利用 可求出小球過(guò)光電門時(shí)的速度，所以要測(cè)量小球的直徑d

（2）[2]小球下落h的過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量為mgh，而動(dòng)能的增加量為

若機(jī)械能守恒則應(yīng)該符合

，

即驗(yàn)證

（3）[3]根據(jù)

可整理公式為

所以圖像的斜率表示2g，利用圖像可求出

解得：

（4）[4][5]本實(shí)驗(yàn)中利用了中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于平均速度來(lái)計(jì)算小球過(guò)光電門的速度，為了減小誤差應(yīng)該適當(dāng)減小小球直徑, 使得平均速度更加接近瞬時(shí)速度；重力勢(shì)能的減小量為mgh,為了減小測(cè)量誤差應(yīng)該適當(dāng)增大小球和光電門間的距離。