Question

【題目】某同學利用如圖甲所示的實驗裝置測量當地的重力加速度。將直尺豎直固定在鐵架臺的橫桿上，光電門固定在刻度尺的下端，接通光電門電源，讓一物體從光電門正上方適當位置由靜止釋放，物體下落并穿過光電門。

（1）實驗中該同學多次改變物體下落的初始位置，記錄每次物體通過光電門的擋光時間及下落的高度h，作出圖像如圖乙所示，并得到了該圖像的斜率k，他還需要測量____________（寫出需要測量的物理量及符號），即可得到當地的重力加速度的表達式g=____________。

（2）現提供三個質量、直徑均相同的木圓柱體、鐵圓柱體、鋁圓柱體，為減小實驗誤差應選用____________圓柱體。

（3）若該同學己經知道當地的重力加速度為g0，他用該裝置驗證機械能守恒定律，在誤差允許的范圍內滿足____________（用直接測量的物理量的符號和g0表示）即可驗證機械能守恒。

Answer 1

【答案】物體的長度d 鐵

【解析】

（1）物體自由下落，物體的重力勢能轉化為動能，則有，即，物體通過光電門的速度，故還需要測量物體的長度；整理以上式子可得：，則圖像的斜率，解得：；

（2）為減小空氣阻力對實驗的影響，應選用體積小，密度大的物體來進行實驗，故選鐵圓柱體來進行實驗；

（3）物體能直接測量的物理為和h，故物體的動能為，下落過程中重力做功為，若在誤差允許的范圍內，即，則可驗證機械能守恒。